随着无线通信系统的日益发展,射频子系统需要满足高集成度、小型化和低功耗的要求。作为射频前端的关键组成部分,滤波器和功率放大器的性能直接影响到发射机的整体性能。一般来说,滤波器和功率放大器是相互独立设计,各自匹配到50Ω,最后级联起来。在这种设计方式下,电路尺寸过大和级间失配会分布导致成本上升和性能下降。为了解决这个问题,滤波器和功率放大器的协同设计被提出。这种设计方法将滤波器嵌入到功率放大器的输出匹配网络,使得滤波器充当了阻抗转换的功能,也使得功率放大器获得良好的滤波响应。在上诉理论指导下,本文主要做了以下工作:1.介绍了射频功率放大器的基础知识理论,详细介绍了功率放大器的工作原理,指出了部分滤波功率放大器设计中的不足,提出了相应的解决方法。2.设计了一款中心频率在2.5 GHz的单频逆F类滤波功率放大器。在充分掌握设计原理的基础上,提出了一个十字形滤波器。文中给出了这个十字形滤波器详细的工作原理分析。此外,与传统的使用了四分之一波长微带的偏置电路不同,这个设计中的偏置电路直接通过滤波器的接地端加载进来。得益于十字形滤波器宽阻带抑制,输出匹配网络可以轻松地在本征面上使得二次谐波短路,三次谐波开路,满足逆F类功率放大器的匹配要求。最后为了验证,具备良好性能的宽阻带单频逆F类滤波功率放大器被设计并仿真出来。3.在单频滤波功率放大器的设计经验基础之上,设计了一款中心频率在分别为1.8GHz和2.4 GHz的双频滤波功率放大器。在分析双频滤波功放的难点后,提出了一个包含Levenberg-Marquard算法和Inpolygon算法的自动优化方法来降低双频高效率滤波功率放大器的设计难度。基于这种自动优化方法,一个新颖的双频阻抗转换器被充分分析并实现良好的阻抗匹配。通过这种方法,提出了一款具有良好滤波性能的双频高效率功率放大器。