线性度和效率是衡量射频功率放大器（功放）性能的两个重要指标。其中射频功放的线性度直接影响着无线通信系统的通信质量,若不能有效线性的放大通信信号则将导致通信系统误码率增加,影响临近信道通信等问题;射频功放效率表征其直流转化能力,若转化效率低,则基站的直流耗能急剧增加、发热严重,同时基站需要更多的能源用于设备降温的处理,增加能量消耗,大大增加运营商运营成本。同时,为充分利用有限的频谱资源,各种复杂的调制方式如QAM、OFDM等被广泛应用于无线通信系统中,导致信号PAPR（峰均功率比）急剧上升,线性度恶化严重。如何实现能兼顾功放效率和线性度等多项性能指标的新型发射机结构的设计是绿色通信系统中亟待解决的难题。本文首先对传统射频功放、高效开关功放等基本工作原理进行分析,对各类功放在无线通信系统中的优势和不足做出总结,引出数字功放在高效、高保真放大无线通信信号及便于电路集成等方面的优势,适于未来软件无线电的高效、高线性度、可重构及小型化等发展趋势。然后本文详细介绍了数字功放的基本工作原理及国内外相关领域的研究现状,并对数字功放电路系统各电路模块包括两级驱动功放电路、末级开关功放电路、窄带带通滤波器等进行设计和优化。实现数字功放电路与Sigma-delta数字调制器的联调,并取得了较好的联调效果,验证了数字功放电路实现的可行性和优良的放大效果。对比了基于不同半导体材料晶体管设计的D类、E类开关功放在数字功放电路中的联调效果,证明了基于以GaN为代表的第三代半导体材料晶体管设计的E类开关功放在数字功放电路设计中的优势。最后针对数字功放电路编码效率过低的问题,基于国内外现有技术,通过增加Sigma-delta调制器的量化电平数实现了系统编码效率6%以上的提升,与国内外相关研究成果相比,取得了较好的效果。