随着无线通信技术的快速发展,未来移动通信系统对系统效率和带宽方面的要求越来越高。系统性能将在很大程度上取决于可用的射频硬件。因此,射频功率放大器在设计时需要注意高回退范围、高效率、更大输出功率和更宽带宽等要求,这大大增加了设计的难度和复杂性。采用有源负载调制原理的Doherty功率放大器（Doherty Power Amplifier,DPA）是最常用的功率放大器效率提高技术之一,但是,传统DPA的功率回退范围较小,无法满足未来移动通信系统所需的要求。因此,本文以高回退DPA作为研究对象,采用两点匹配方法和3端口输出网络设计方法分别设计了不同的输出合路网络结构,实现回退范围和效率的有效提升,以满足未来无线通信的设计需求。主要内容如下:1.本文的总体目标是提高射频放大器的回退范围和效率,以适应无线通信系统的发展。因此,首先对功率放大器的主要技术指标进行了概述。接着,简要介绍了现有的高效高回退功率放大器技术,例如包络消除和恢复、谐波注入网络,广义组合网络等技术,为进一步研究功率放大器提供了理论基础。2.为了拓展高效率DPA的功率回退范围,研究了一种基于电抗性输出阻抗的非对称DPA设计方法。首先介绍了非对称DPA的工作原理,其次对于特定的输出功率回退范围,提出了一种分析方法来确定所需的电抗性输出阻抗。最后,采用两点匹配网络设计合适的峰值输出匹配网络,来实现电抗性输出阻抗,从而增大载波放大器回退功率时的效率。与常规的设计方法相比,使用所提出的设计可以将功率回退范围提高约2 d B。为了验证该方法的可行性,使用10和30 W Ga N HEMT晶体管分别作为载波和峰值放大器的晶体管,设计了功率回退范围达到12d B的3.4-3.6GHz频段的非对称DPA。测试结果表明,在整个频率范围内,12d B功率回退时的效率在47%至49%之间,饱和功率时效率在63%至66%之间。对于载波频率为3.5 GHz的40 MHz LTE信号,线性化后的相邻信道泄漏率为-50 d Bc,平均效率高于50%。3.为了在简化DPA输出匹配网络设计的同时提高效率,提出了一种基于3端口输出合路网络的DPA优化设计方法。首先,分析推导了基于3端口网络S参数矩阵的原理,并用传统DPA和高回退DPA进行了理论验证。其次,以第三章所设计的DPA为基础,确定3端口输出合路网络设计所需的设计参数,选取其中θ31为自由变量,根据性能对比确定最佳的θ31取值。接着,将理论推导出的S参数值作为优化目标值,分别对不同输出匹配网络拓扑结构进行优化。最后,通过效率,回退范围,带宽等性能指标的对比选出最优方案完成DPA的设计。为了对比和验证所研究方法的有效性,采用与第三章设计中相同的载波和峰值晶体管设计了3.4-3.6GHz频段高回退效率和高饱和效率的非对称DPA。测试结果表明,在整个频率范围内,12d B功率回退时效率高于50%,饱和功率时效率在67.8%至71%之间。与之前的设计相比,所用方法可以将回退和饱和效率分别提高3%和5%左右。结果表明,采用所提出的设计方法后,功率放大器回退和饱和功率时的效率均得到有效提升,从而可以更好地满足未来移动通信系统对高效率的需求。