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随着移动通信技术的快速发展,移动通信系统呈现出频段中心频率覆盖范围广、信号瞬时带宽大、峰均比高等特点。为满足广泛频率覆盖和/或大瞬时带宽的需求,现阶段需要并联多个功率放大器模块,导致系统建设成本升高、维护难度加大。为线性放大高峰均比信号,功率放大器需工作在效率低下的回退功率,造成能源浪费。因此,基站中的功率放大器应同时具有宽频率覆盖范围、大瞬时带宽、高效率和高线性度等性能特征,以节省能源,降低系统的建设和运营成本。而功率放大器的带宽、效率和线性度指标相互矛盾,使得功率放大器的设计面临严峻挑战。本文从上述三个相互矛盾的指标入手,对具有广泛频率覆盖、大瞬时带宽和高效率的射频功率放大技术进行了研究,主要工作和创新性贡献如下:第一,针对Doherty功率放大器中的载波功放管,研究了其负载阻抗对Doherty功率放大器效率的影响,提出了一种载波功放管峰值功率负载阻抗与回退功率负载阻抗的联合优化策略,提高了Doherty功率放大器的回退效率。100MHz瞬时信号带宽下,非对称Doherty放大器的平均效率高于50%,线性化后的邻近信道泄露比(ACLR)低于-47dBc。第二,针对调整线及负载调制网络等带宽限制因素,提出了一种宽带匹配网络优化方法,拓宽了Doherty功率放大器的工作带宽;提出了一种谐振型偏置电路结构,有效地抑制了大瞬时带宽信号下强记忆效应对功率放大器线性度的影响。在21%相对带宽内,6d B回退功率下,宽带Doherty放大器的效率高于43%;100MHz瞬时信号带宽下,Doherty功率放大器ACLR不平衡度低于1.5dB,线性化后ACLR低于-50dBc。第三,针对谐波调谐功率放大器工作带宽不能超过一倍频程这一问题,给出了一种阻性谐波负载方案,将谐波调谐功率放大器的工作带宽拓展至多倍频程。所设计的谐波调谐功率放大器工作在0.4~3.0GHz,在153%相对带宽内的漏极效率为58~78%;20MHz瞬时信号带宽下,ACLR不高于-30dBc时,其平均效率高于35%。第四,针对阻性谐波负载降低功率放大器效率这一缺点,提出了一种基于PIN二极管的匹配网络可重构方法,从另一种角度将谐波调谐功率放大器的工作带宽扩展至多倍频程。所设计的宽带可重构放大器工作在0.7~2.5GHz,在113%相对带宽内的漏极效率为70~84%;20MHz瞬时信号带宽下,ACLR不高于-30dBc时,其平均效率高于40%。