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射频功放作为无线通讯发射机中必不可少的部件,其发展和进步对无线通讯技术具有重要意义。经多年发展,射频功放的种类和结构出现了多种形式,其中基于谐波控制法的高效率功放,由于其优秀的性能表现,已成为了当今研究的热点课题。本文基于谐波控制法,探讨和研究了通过谐波控制来提高射频功放的性能;研究了宽带高效率的谐波控制类功放;研究了宽带高效率谐波类功放和经典的Doherty架构相结合的功放形式。具体的研究内容和创新点如下:1.本文详细阐述了F类功放的设计方法,分析了输入谐波对F类功放性能的影响。通过优化设计和选用更合理的直流偏置网络,减小了电路面积,增加了带宽。选取GaN材料的10W晶体管,设计了一款F类功率放大器。测试结果表明,该放大器的性能良好。2.本文基于连续型F类(CCF)功放原理,提出了一种新的设计方法,该方法通过单独实现谐波控制和基波匹配,简化了CCF功放的设计过程。在连续型F类功放模式的基础上对谐波阻抗点进行了分析和适当拓展,由此综合出了一种新的输出匹配结构,实现了谐波调谐和基波匹配的目的。测试结果表明,在1.95-2.6GHz,输出功率可达39.7-41.7dBm,功率附加效率为60-79.9%。当测试5MHz WCMA信号时,功放的漏极平均效率达32.1%,输出功率达35.34dBm;偏移中心频点±5MHz时,ACPR为-32.85dBc和-32.66dBc;当偏移±10MHz时,ACPR为-50.49dBc和-50.89dBc。表明了基于该方法设计的功放,综合性能较好。3.本文详细阐述了Doherty功放的工作原理,分析了Doherty的窄带的原因,选择了平行式结构和更合适的特性阻抗值,通过仿真优化,拓展了Doherty固有的窄带特性,使其符合宽带功放设计的要求。最后将基于谐波控制法的连续型F类单管功放与优化后的Doherty架构相结合,利用CCF功放谐波控制具有宽带高效率的特性,以及利用Doherty架构在功率回退处具有高效率的特点,设计了一款S波段宽带高效率Doherty功率放大器。经加工测试,表明该功放性能良好。从上述三种不同功率放大器的实测结果来看,测试性能与仿真设计基本吻合,表明本文的研究方案是合理的,理论分析是正确的。本文对基于谐波控制法进行了研究,为如何通过谐波控制法来提升功放性能提供了参考。