现代移动通信系统向着高容量、高数据传输速率等方向发展。采用更加复杂的调制技术去提高频谱利用率、信号数据传输率、降低网络延迟等,如多载波正交频分复用调制技术。复杂的调制方式导致信号具有高峰均比(PAPR),需要射频功放在大的功率回退点工作,才能保正功放的线性度,然而传统AB类高线性功放在功率回退点工作效率很低。在Sub-6GHz频段下,大功率基站前端中的功放电路大多基于分立功率管进行电路设计,采用Doherty等高效率架构解决功率回退点效率过低的问题,通过预失真技术改善线性度。然而在单片MMIC射频移动终端功放中,因考虑芯片面积和成本等问题,在功率回退点工作效率过低的问题依然很严重。为了解决单片MMIC在功率回退点效率过低的问题,本文做了如下工作:1、针对效率提高理论的研究:研究推导了F类射频功放输出匹配结构,设计出一种简化后的谐波阻抗控制的匹配电路结构。详细研究推导Doherty结构的工作原理,输出匹配合成网络的架构类型。设计出一种针对小型化片上Doherty结构的输出匹配电路。2、针对子电路功能模块的研究:对温度补偿偏置电路进行了研究设计。实现了在-40℃到85℃温度范围内,偏置电路对射频晶体管静态电流具有补偿效应,静态电流波动幅度小。对片上功率探测电路进行研究,在此基础上设计了一款易于片上实现的带温度补偿的功率探测电路。对Doherty结构小型化研究中,研究LC小型化网络与λ/4波长传输线替代关系;研究易于在片上实现的LC移相网络。3、采用HBT工艺,利用谐波控制匹配电路结构成功设计了一款带有温度补偿的高线性、高效率的射频功率放大器。工作在Band3频段下行链路,输出饱和功率34dBm,功率增益33dB,小信号带宽,1500MHz-2300MHz,在LTE-TM1.1(10MHz)信号测试条件下,平均输出功率为24.5dBm时,ACPR=-47.2dBc,效率14%。4、采用HBT工艺设计了一款工作在Band3频段Doherty高效率射频功率放大器。详细研究了输出匹配功率合成电路、谐波控制类功率合成匹配电路,进一步提高了功放的输出效率。在ADS中仿真结果表明:输出饱和功率33dBm,功率增益33dB,小信号带宽,1600MHz-2000MHz。在平均输出功率为24.5dBm时,双音三阶交调IMD3=-40dB,使用64QAM信号仿真:ACPR=-41dBc,效率31%。