5G时代来临,人们对于通信质量的要求越来越高,高峰均比的调制信号被广泛应用,这类信号极易导致非线性。为了保证线性度,一般会要求射频功率放大器在大的功率回退点工作,这严重影响了工作效率。本文据此背景,提出了设计一款应用于小微基站的小型高效率射频功率放大器的研究课题,该款功率放大器基于In Ga P/Ga As HBT工艺,将用于5G通信中的3400MHz～3600MHz频段。主要研究工作及所得成果如下:首先,整理本课题的研究背景和国内外研究现状,从实际情况引出本次研究方向的必要性和重要性。详细介绍本次设计所用的核心器件In Ga P/Ga As HBT以及射频功率放大器的基本参数指标和类别,通过对于5G通信标准的考量,提出本次设计的预期性能指标。针对此次电路搭建的理论基础进行研究,分析Doherty功放的有源负载调制过程,通过公式定量分析两路功放在不同状态下的负载变化,给出效率提高的原因。其次,进行功率放大器的仿真设计。此次设计采用四级级联的电路结构来保证足够大的增益,同时通过Doherty结构维持功率回退时的高效率,弥补多级放大带来的电源利用率低这一缺陷。在子电路功能模块:通过自适应Bias电路结构,在-40℃到+110℃的温度范围内实现了Bias电路对功放管静态电流的补偿作用,有效减小其波动幅度;通过将传统的Wilkinson功分结构中的1/4波长传输线换成集总参数元件网络,使功分器小型化,易于片上实现。另外还重点论述每一级功放的稳定性网络设计、输入和输出匹配电路设计以及各级功放的级联过程,结合理论分析和软件仿真详细介绍两级放大的Doherty架构的电路搭建过程。根据原理图完成版图的绘制,联合基板进行单音、双音谐波仿真和S参数仿真,并对仿真结果进行讨论分析。最后,采用某化合物半导体工厂2μm In Ga P/Ga As HBT工艺进行流片,得到最终的实物样品并进行测试。实测结果表明这款功率放大器的工作带宽可达200MHz,并且在功率回退6d B和8.5d B时功率附加效率分别可以达到15.6%和19.6%,在中心频点3.5GHz时,饱和输出功率高于33d Bm,增益保持在35d B以上,实现了在保持高效率的同时具有更大增益的预期目标。