由于目前可用频带资源日渐拥挤以及人工智能和物联网领域的飞速发展,用户对调制信号的传输速率提出了更高的要求,第四代无线通信系统已经无法满足当代社会的发展需求,因此采用多输入多输出阵列天线技术在毫米波频段进行数据传输的第五代无线通信系统逐渐在全球通信领域引发广泛关注。作为现代无线通信系统的核心组件之一,射频功率放大器对信号放大的能力在一定程度上影响着调制信号的传输质量和传输距离。Doherty功率放大器由于其在功率回退区内仍能对高峰均比调制信号具有较高的放大效率,成为工程师应对5G系统挑战的首要选择之一。本文根据此研究背景,通过对功放匹配电路的宽带化设计以及对功率合成网络和补偿线调谐优化,开展对称式和非对称式Doherty功放在带宽及工作效率方面的研究。本文主要研究的工作和结果如下:首先,详细介绍了射频功率放大器的基础指标和类别,然后论述Doherty架构利用有源负载牵引达到高效率放大的原理,采用公式推导分析Doherty功放在不同情况下的电压和电流特性,通过对其输出阻抗的变化情况及补偿线作用的介绍,分析这些参数与功放的效率、回退功率等指标之间的联系。其次,利用Doherty功放在功率回退区对高峰均比信号有效放大的特性,结合理论分析和软件仿真,详细介绍对称式Doherty功放的设计过程。实测结果表明该款功放能够实现400 MHz的工作带宽,并且在功率回退6 dB处仍能保持超过30%的漏极效率。输入信号频率为3.5 GHz时,功放的饱和输出功率为40 dBm,漏极效率达到48%。最后,在对称式宽带Doherty功放的基础上,采用非对称微带功率分配器结合适当的栅极偏压设计非对称式Doherty功放。实测当频率为3.5 GHz时功放的饱和输出功率为42 dBm,功率回退区拓宽到9 dB时,对应的漏极效率为24.6%,利用频率间隔为5 MHz,中心频率3.5 GHz的等幅同相的双音信号考察功放的非线性,在6 dB功率回退点处的三阶交调失真达到-39.4 dBc。本文通过仿真和实践验证了Doherty功放应对高峰均比信号的优势,所设计的对称式和非对称式Doherty功放均实现了宽带高效率的设计目标,对于无线通信研究具有一定指导意义。