如何有效地提高功率放大器的效率一直都是研究者们关心的问题。这是由于功率放大器是整个通信系统中功耗最大的模块,如果能够提高它的效率,减少能量损耗,那么对整个系统的通信质量都会有很大的提高。基于这一目的,研究者们提出了F类功率放大器,其理想效率能够达到100%。其体积小,易于实现,效率提升明显,因此成为当今高效率功率放大器的研究热点。本文首先介绍射频功率放大器的相关理论,从原理上对各类功率放大器进行比较分析,并着重介绍F类功率放大器的基本原理。之后,基于飞思卡尔的一款1dB压缩点输出功率为4W的晶体管进行设计,分别通过用传统形式进行谐波控制、用新型SIR结构对输出端谐波进行控制,以及对输入输出级的谐波采用该新型SIR结构进行控制,通过对三种不同谐波控制电路的F类功率放大器进行设计分析比较,证明了所设计的SIR结构在谐波控制中的优越性,并讨论了输出级谐波控制的重要性。最后设计出的基于SIR结构的F类功率放大器,工作频率为1GHz,在输入为20dBm时,输出为37.470dBm,漏极效率为81.125%。为验证设计思路,加工并测试了在输入输出级都采用新型SIR结构进行谐波控制以及采用传统输出谐波控制结构的F类功率放大器。测试结构证明了SIR结构谐波控制电路的优越性以及在输入端对谐波进行控制在F类功率放大器设计中的重要性。