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高输出功率、高效率、高增益和高线性度的微波功率放大器可以广泛应用于移动通信的基站和数字发射机以及军事技术领域中。为了设计频率在1600MHz～1630MHz范围的大功率、高增益、高效率的微波功率放大器,本文采用了2-tone负载牵引法得到所用LDMOS微波功率晶体管的输入和输出阻抗。在晶体管绝对稳定性分析的基础上,采用共轭匹配法设计出匹配电路网络。采用基于全波算法的矩量法(MOMENTUM),该方法能产生准确的电磁模型并考虑耦合和寄生效应,得到匹配网络更准确的MOMENTUM元件,用在电路设计中以提高设计的准确性。进行ADS仿真,对比采用MOMENTUM元件和理想元件两种情况下功率放大器(PA)的大信号输出结果,验证了设计的三级LDMOS微波功率放大器是正确的。最终成功设计出P1dB大于30 W、功率增益在1580MHz～1650MHz频率范围内增益保持在50dB以上和PAE大于30%的三级LDMOS微波功率放大器,得到了三级放大器的版图。根据设计的版图制作出三级功率放大器的实物。对微波PA的AM-AM和AM-PM非线性现象进行了分析,采用载波复幂级数法分析PA的非线性特性,弥补了常用的泰勒级数法只能分析AM-AM的不足,能同时准确的计算PA的AM-AM和AM-PM特性。计算得到了用来消除PA非线性的反载波复幂级数(ICCPS)。根据所得ICCPS,利用二极管非线性特性设计出结构简单、易于实现的预失真器,对其进行了定量分析。给出了电路模型的准确表达式,得到了幅值、角度等参数的精确值。该预失真器用来改善自己设计的LDMOS微波PA的非线性。ADS仿真结果表明,IMD3改善了26dB,验证了分析和设计的准确性。