人们生活水平的提高和社会经济的发展,对无线通讯技术提出了新的要求,包括稳定,高速率和高能效等。功率放大器作为无线发射机的重要组成部分,消耗了系统的大部分功率,因此要求在保证线性度的情况下进一步提高它的效率,节约能源。同时学术界近来提出的各种射频器件协同设计方法,可通过减小器件失配损耗引起的功率损失,进一步提高效率,推动功率放大器电路向小型化发展。基于此,本文主要研究高效率和高线性度的滤波功率放大器设计,具体内容分为以下三个部分:1.具有滤波特性的D类功率放大器设计。针对D类功率放大器所级联滤波器和巴伦带来的损耗会显著降低功率附加效率(Power-Added-Efficiency,PAE)的问题,本文采用一种具有高Q值的腔体-微带结构滤波巴伦作为D类功率放大器的输出匹配网络进行代替。利用该结构的阻抗变换特性实现功率放大器的阻抗匹配,加上腔体-微带结构较低的损耗,可保证功率放大器在具有频率选择性的同时具有高效率。除此之外,腔体-微带结构便于与微带电路集成,与已有的设计相比,本文所提出的方案在电路布局和实用性上更具优势。电磁仿真结果验证了该设计的可行性。2.具有滤波特性的功分器设计。功分器作为功率放大器电路中常见的无源元件,本文研究其与带通滤波器的协同设计方法。论文中利用两种不同的耦合带通滤波器结构,分别基于低温共烧陶瓷(Lo-Temperature Cofire Ceramics,LTCC)和平面微带工艺设计了具有滤波特性的等分和不等分功分器。分别通过电磁仿真和实验测试验证了这两种设计的可行性。成果之一已在2018年国际会议IEEE MTT-S International Wireless Symposium上发表。3.具有滤波特性的Outphasing功率放大器设计。从滤波器与功分器协同设计的方法出发,提出了用于Outphasing功率放大器的滤波功率合成器。所提出的滤波功率合成器可作为功率放大器的匹配网络,同时具有带通滤波器的频率响应特性,使得所设计的Outphasing功率放大器在保持较高效率的情况下获得了带通频率响应,同时可有效提高功率放大器的回退效率。以功率合成器作为阻抗匹配网络降低了电路设计的复杂度,有利于电路的小型化。电磁仿真结果表明该设计的可行性。