随着现代无线通信技术的发展,新一代无线通信系统需要覆盖多个频段以支持多种制式。其中采用单路收发系统方案设计,可以支持多模多频共时工作的低能耗无线通信系统具有极大的竞争力。作为收发前端最主要的功率器件,功率放大器能量转化效率的提升对通信系统具有重大意义。因此低能耗的双频和宽带功率放大器引起了工程和学术界研究兴趣。同时无线通信系统多采用频谱利用率高的数字调制方案,这意味着调制信号的峰均比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）越来越高。此时为了满足系统的线性度指标,功率放大器往往需要进行更多的功率回退,这将导致效率的下降,因此需要通过峰值因子压缩技术对高峰均比信号进行必要地削峰处理。本文的主要内容包括高效双频/宽带功率放大器的研究以及应用于共时功率放大器的峰值因子压缩技术,本文主要创新成果如下:1.提出了多种新的共时工作模式。（1）提出了共时连续B/J类模式。共时连续B/J类工作模式为共时功率放大器的设计提供更多自由度和灵活性。基于该共时模式设计了一款1.9/2.35 GHz的共时功率放大器,通过实际测试对理论分析进行了验证;（2）提出了共时F类工作模式和共时连续F类工作模式。共时F类工作模式通过合理地调控二次和三次互调项/谐波项,将共时漏极效率提高至79.4%。共时连续F类工作模式在共时F类工作模式的基础上引入两个独立的设计参数,实现了一种灵活度更高的共时模式。这种共时模式提供了更大的最优阻抗设计区域,并保持了与共时Class-F模式相同的性能。基于该共时模式设计了一款1.88/2.605 GHz的共时功率放大器,通过实际测试对理论分析进行了验证;（3）提出了共时逆F类工作模式。理论结果表明,共时逆F类模式的输出功率比现有的共时B类模式提升3.8 dB以上,该理论提供了一种具有高输出功率性能的共时功率放大器设计方法。2.提出了一种二维峰值因子压缩技术（2D-CFR）。该成果指出,当2D-CFR中的峰值检测符合被测功率放大器共时输出特性时,功率放大器的共时性能可以得到大大提高。测试结果表明,与传统的2D-CFR相比,本文提出的2D-CFR在保持相似的误差矢量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）和邻信道功率比（Adjacent Channel Power Ratio,ACPR）的情况下,漏极效率（DE）从34.0%提高到36.6%。3.提出了一种基于阻性连续F类的多倍频程功率放大器设计方法。该方案允许二次谐波阻抗呈现电阻特性,以牺牲部分效率的代价获得超过一个倍频的带宽拓展。基于该方案设计了一款0.2-2.5 GHz的多倍频程功率放大器。实验结果表明,在0.2-2.5 GHz（170%）的频带范围内,该多倍频程功率放大器的漏极效率为55.5-70.3%,输出功率为 43.7-46.9 dBm。4.提出了两种具有谐波控制网络的高效率功率放大器设计方法。（1）提出了一种设计双频输出匹配网络的解析方法。该输出匹配网络为两个工作频率提供了二次和三次谐波控制,同时通过对谐波控制和双频匹配网络进行联合设计降低了设计和电路结构的复杂性。为了验证该方法,本文设计一款1.8/2.65 GHz的双频高效功率放大器。实验结果表明,在1.8 GHz和2.65 GHz时,漏极效率分别为76.2%,71.6%。此外,在1.55-2.0 GHz和2.65-2.8 GHz的范围内,可以保持65%以上的漏极效率;（2）提出了一种基于双传输线（DTL）的逆F类功率放大器。与带有开/短并联枝节的谐波控制匹配网络相比,基于双传输线的输出匹配网络具有简单紧凑的电路拓扑,并提供了高达6次谐波抑制。为了验证该方法,本文设计一款2.4GHz逆F类功率放大器。实验结果表明,该逆F类功率放大器的最高漏极效率高达87.4%。