随着通信技术的不断发展,通信系统中的核心部件—功率放大器在宽带化、高效率和线性化等方面面临新的挑战。线性功放具有线性度高的特点,在目前的移动终端应用中广受欢迎。Doherty功放对高峰均比信号具有很好的效率改善作用,即将成为未来5G移动终端中功放提升效率的主要技术之一。Ga As HBT在Sub-6GHz下由于其具有增益大、功率密度高、线性度好等特点,被广泛用于射频功放的设计中。本文基于2μm In Ga P/Ga As HBT工艺,围绕效率和带宽,开展宽带高效率功率放大器的研究:1.针对目前移动终端大量使用的HBT线性功放中非线性寄生电容导致功放效率低下的问题,在级间采用二次谐波控制,并对输出匹配进行谐波抑制优化,实现高效率;为了改善记忆效应,对偏置电路添加基极电流驱动器,使其具备低基带阻抗特性;为了实现宽带化,对LC匹配网络进行优化设计。仿真结果显示所设计的该款线性功放在3.3～4.2GHz频率范围内增益为25～27.3d B,饱和输出功率大于33d Bm,对应的功率附加效率为56～61.5%。双音信号仿真结果显示,在输出功率小于29 d Bm范围内,三阶互调小于-30 d Bc。2.针对未来5G移动终端主要技术之一的Doherty功放中四分之一波长线导致带宽变窄的问题,提出了一种带宽增强的输出匹配结构,通过使用宽带低阶阻抗逆变网络代替四分之一波长阻抗逆变器和修改负载调制网络将其阻抗变换比降低至2.8,实现宽带化;在分析HBT放大管最优二次谐波阻抗解空间的基础上,对二次谐波阻抗进行匹配,实现高效率;3d B耦合器采用两层金属互相耦合的方式实现,满足小型化和宽带化需求。为验证该方案的优势,设计了一款两级宽带Doherty功放芯片,并对其中的功率级模块进行了流片测试。测试结果表明,在3.0～4.0GHz频率范围内,其饱和输出功率为30.5～32.4d Bm,输出功率回退6d B时的功率附加效率为28.4～38.2%。使用载波频率为3.8GHz的100MHz 16QAM 5G NR调制信号对其进行测试,在23.7d Bm的平均输出功率下,功率附加效率为29.5%,邻信道功率比为-31.8d Bc。本文的研究结果将为5G移动终端的功率放大芯片设计提供一定的技术参考。