射频功率放大器作为射频发射机系统中最耗能的一部分,其性能基本决定了发射机的整体性能。Outphasing功率放大器,也称为异相功率放大器,由于其在深度饱和状态下突出的效率、对幅度信息的不敏感以及与数字兼容性好等优势,未来Outphasing功放将非常具有发展前景。因此,本文着眼于高效率宽带Outphasing功率放大器研究。首先,本文基于传统的Chireix型Outphasing功率放大器结构,完善了Outphasing功率放大器的完整设计方法和设计理论。在此基础上,本文提出了一种紧凑型的Chireix Outohasing功率放大器的设计方法,同时对设计方案进行了验证。结果显示,信号输出功率回退6d B时,漏极效率为63.5%,相比较于传统Doherty型,效率有将近10%提高。紧接着,本文重点研究了Outphasing功率放大器的带宽提升方法。经典的Outphasing需要满足严格的相位控制和阻抗调制关系,而传统的由微带线等组成的匹配网络由于色散效应,难以实现大带宽的工作要求。本文基于经典Chireix Outphasing功放理论并利用T型和Pi型这类特殊电路结构,实现了双频带下具有不同特征阻抗以及电长度的阻抗变换线和电抗补偿结构。通过替换原有单频带下的λ/4阻抗变换线以及虚部补偿网络,最终实现了同时支持2.6GHz与3.5GHz双频带工作的高效率Outphasing放大器。其饱和效率分别为71%、64%,信号输出功率回退6d B时漏极效率分别为58.4%和50.1%。该设计方法为目前公开报道的双频带Outphasing研究成果中,唯一具有完整理论加实验验证的研究成果。最后,本文发展完善了基于非等长传输线结构来实现双频Outphasing功放设计的方法,给出了详细完整的设计理论以及设计实现了基于非等长传输线的双频带Outphasing电路。非等长传输线电路相较于传统的Chireix电路省去了虚部补偿,电路结构进一步简化。测试结果显示在2.6GHz和3.5GHz频带下饱和漏极效率分别为74.5%和63.5%,输出功率回退6d B时的漏极效率分别为63.8%和53%。该方案不仅完整论述了新的双带设计方法,而且相比较Chireix Outphasing结构,无论从尺寸还是性能都有很大的提高。