现代通信系统中，为了实现数据的高速传输，信号所需要的带宽越来越大，如何高效地传输宽带信号是通信系统急需解决的问题。功率放大器（功放）作为发射系统最重要的器件之一，其性能直接影响着通信系统信号的传输质量，因此功放必须具有宽带和高效的特性才能满足现代通信系统的要求。针对宽带应用场景，本论文对提升功放性能的方法进行了研究，首先对连续类工作模式进行拓展，提出了高阶拓展混合连续类工作模式，并且针对宽带功放匹配网络的设计问题，提出了基于有限零点实频技术的网络匹配方法。其次分析了Doherty功放的频率特性，提出了基于阻抗控制的宽带Doherty功放及双带Doherty功放设计方法。最后，对广义E类功放的负载网络参数进行了研究，通过引入广义结构，拓展了并联滤波器E类功放和并联E/F3类功放的阻抗解空间，并将广义并联E/F3类结构应用到射频宽带E类功放的设计中。
　　本文的主要内容和创新点如下
　　①对混合连续类工作模式进行了拓展，提出了高阶拓展混合连续类工作模式。相比较于传统的混合连续类工作模式，通过在其电压波形上引入高阶阻抗因子(1+δcos(nθ))，进一步丰富连续类工作模式的阻抗解，为宽带功放的设计提供了更加广阔的阻抗解空间。基于高阶拓展混合连续类工作模式，所设计的宽带功放在0.5-3.1GHz频段内的饱和输出功率为41-43.3dBm、饱和漏极效率为56.3%-76.6%、饱和增益为12-14.3dB。
　　②谐波阻抗对连续类功放的性能具有很大的影响，只有将负载谐波阻抗匹配到对应的阻抗解空间，才能使功放工作在高效率模式。本文以宽带连续F类功放设计为例，提出了一种基于有限零点实频技术的匹配电路设计方法，有限零点实频技术是对传统实频技术的拓展，通过引入有限零点，能够更加方便地控制功放的二次谐波阻抗，从而提升功放的带宽与效率。为了验证所提出的匹配电路设计方法的有效性，本文设计了一款工作于1.15-2.2GHz的宽带连续F类功放。该放大器在工作频段内的饱和输出功率为40.5-43.2dBm、饱和漏极效率为70%-83%、饱和增益为11.3-13.7dB。
　　③设计宽带Doherty功放时，峰值支路非无穷开路阻抗会对宽带Doherty功放的性能产生影响。在分析了宽带Doherty功放的频率特性后，本文提出了一种基于峰值支路非无穷开路阻抗及复数合路阻抗的宽带Doherty功放拓扑结构，该结构能够同时提升Doherty功放在饱和功率点及回退点处的效率，进而拓展了Doherty功放的带宽。本文采用该结构设计了一款工作于1.1-2.4GHz的宽带Doherty功放，其饱和输出功率为43.3-45.4dBm、饱和漏极效率为55.4%-68%、6dB回退漏极效率为43.8%-54.9%。
　　④基于连续类工作模式，提出了一种基于谐波控制的双带连续B/J类Doherty功放的设计方法。利用峰值支路非无穷未开启阻抗及后匹配谐波控制网络分别对载波功放的基波和谐波进行控制，确保载波功放工作在连续B/J类模式下，从而提升了双带Doherty功放在回退点处的性能。采用该方法设计的双带连续B/J类Doherty功放，在工作频段1.8和2.6GHz上的饱和漏极效率分别为68.5%与75%、6dB回退漏极效率分别为64%与63%。
　　⑤针对E类功放负载网络参数单一的问题，本文深入研究了广义并联滤波器E类功放结构。通过在负载电阻前串联一个电抗元件，便可以得到广义并联滤波器E类功放结构，广义结构拓展了并联滤波器E类功放的阻抗解空间。本文详细分析了次定条件及任意占空比对广义并联滤波器E类功放性能的影响，选择适当的广义参数变量及信号占空比，可以得到不同性能的次定并联滤波器E类功放，所设计的次定并联滤波器E类功放的效率为91.9%。
　　⑥将广义结构推广到了并联E/F3类功放中，提出了一种基于阻抗解空间拓展的高效率宽带广义并联E/F3类功放结构。广义结构下，并联E/F3类功放的网络参数不再固定，负载阻抗解由单一值变成一系列值，拓展了功放的负载阻抗解空间，阻抗解空间的拓展为宽带并联E/F3类功放的设计提供了可能性。本文将广义并联E/F3类功放结构应用于微波频段上，根据拓展后的阻抗解空间，结合宽带匹配网络设计方法，设计了一款工作频段为1.7-2.6GHz，漏极效率为68.5%-81%的宽带高效率并联E/F3类功放。