近年来，消费电子产品市场发展迅猛，一个个人手持移动设备往往集成了多种无线通信方式，对射频电路的成本、功耗、面积等性能提出了更高的要求。具有高集成度，低成本特点的CMOS工艺成为了射频集成电路解决方案的首选。功率放大器作为最终实现单片片上系统(SOC)的最后一个障碍，在CMOS工艺上集成功率放大器已成为发展的必然趋势。但CMOS工艺中有源器件低跨导、低击穿电压的特性和无源器件低品质因数的特性成为了实现高性能功率放大器的巨大障碍。因此，基于CMOS工艺的射频功率放大器设计成为射频集成电路设计的巨大挑战，也是目前国内外研究的一个热点。　　 本文首先介绍了功率放大器的研究背景、现状和意义。其次，介绍了功率放大器的一些基本概念以及采用CMOS工艺设计实现功率放大器的难点和解决方案。在以上分析的基础上，本文完成了以下设计工作。　　 1.采用差分全集成形式，设计实现了应用于Zigbee收发机的功率放大器。为增加反向隔离度，采用了中和技术并对中和技术进行了深入的理论分析。设计了便于数字控制的电路，以简化发射机结构。该功率放大器采用两级放大结构，工作于深AB类工作模式。采用SMIC0.18μm RF CMOS工艺流片，测试结果显示，在1.8V工作电压下，该功率放大器功率1dB压缩点输出功率为3.5dBm，对应增益为13.5dB，对应的功率附加效率为35.1％，反向隔离度S12优于-49dB，核心面积0.4 mm2。取得了较好的性能。　　 2.针对2.4GHz ISM频段短距离通信应用，设计了一种匹配网络可调的功率放大器。为了提高输出功率回退时的效率和输出功率可控性，对负载调制技术进行了深入分析，并独立设计了一种新颖的数字控制的可调匹配网络。该功率放大器采用单级放大，AB类工作模式。采用SMIC65nm RF CMOS工艺流片，测试结果显示在1.2V供电电压下，饱和输出功率为3dBm，此时功率增益为8dB，对应的功率附加效率为40.2％，核心面积0.18mm2。与传统功放相比，在功率回退大于3dB时效率提高了10％，体现了该方案的有效性。　　 3.为了满足2.4GHz频段的长距离通信需求，采用SMIC65nm RF CMOS工艺设计了8bit位数字控制的逆D类大功率CMOS功率放大器。该功率放大器提供全数字控制接口，适合应用在采用polar结构的发射机中。设计了片上巴伦以为完成阻抗变换和差分转单端的输出。采用了LO分布驱动网络保障信号完整性。仿真显示该功放在1.7V电源电压供电下，饱和输出功率为26.8dBm，效率为50.5％，动态范围为10dBm～26.8dBm，控制精度高于0.5dB。　　 综上，基于2.4GHz ISM频段的无线接入方式的应用，实现了两种应用于短距离通信的功率放大器的电路设计、仿真、流片、测试等方面的研究。并完成了一种大功率、高效率的开关类功率放大器的设计和仿真，为实现采用CMOS工艺设计的高性能功率放大器打下了良好的基础。