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射频功率放大器的工作频段目前正朝着宽带高频的方向飞速发展。而功放的工作效率提升将有助于降低散热成本,输出功率的提升将有助于提高信号的覆盖面积。本文正是对宽带功放以及进行谐波控制的F类功放进行了研究。设计了一款工作于0.8~2.7GHz的F类功率放大器以及另外两款分别工作于0.8~3GHz和3~6GHz的宽带功率放大器。论文首先进行了大量的文献资料查阅,简单的介绍了F类功放和宽带功放的发展背景和研究现状。其次不仅介绍了宽带功放的基本理论知识,也对偏置电路中无源器件的选择和使用以及输入输出匹配电路做了相应的说明;同时,介绍了F类功放的基本设计理念,列举了两种实现谐波控制的典型结构。然后将设计好的功率放大器模块分别进行仿真与加工。第一个模块采用了Cree半导体公司的Ga N晶体管CGH40025F,通过对三次和所有偶次谐波进行控制,调整了漏级间电流和电压波形,从而有效提高了功率放大器的输出功率和效率。最终的测试结果表明,在0.8~2.7GHz,相对带宽为109%的频带内饱和输出功率高于43d Bm,平均工作效率高于60%,增益高于10d B。第二个模块采用晶体管CGH40010F,采用阻抗渐变式匹配设计了一款工作于0.8~3GHz的宽带功率放大器。最终的测试结果表明在相对带宽为116%的频带范围内饱和输出功率高于40d Bm,漏级效率高于50%,增益高于9d B。第三个模块采用的是Ga N HEMT芯片TGF2023-2-02,通过使用键合线将微带线和芯片进行连接,多支节阻抗变换法用来实现宽带性能。仿真结果表明在3~6GHz的频带范围内饱和输出功率大于39d Bm,漏级效率高于40%,增益高于9d B。总体来说,本文基本上完成了上述功率放大器的设计指标,并且能同时兼顾带宽和输出功率以及效率。