射频功率放大器作为射频模块的核心部件,广泛应用于物联网、传能、通信、雷达、检测等领域。作为各类射频模块中最大的耗能部件,它的功率输出能力和转换效率会直接对整个射频模块的性能产生重大影响。如何使射频功率放大器输出最大功率时实现更高的效率,已然成为当前高效率射频功率放大器的重要研究内容。本文针对高效率F类功率放大器展开研究,通过对比分析目前的文献研究成果,发现窄带F类功率放大器仍存在调试难度大、电路品质因数低以及难以实现更高效率等问题;而宽带高效率F类功率放大器的工作相对带宽仍难以高于50%。针对以上问题,论文提出以下几种解决方法:针对窄带F类功率放大器的研究:（1）提出一种新型混合型谐波抑制网络设计方法。通过对比分析传统集总参数元件和分布参数元件设计的谐波抑制网络的优缺点,采用混合设计思路结合两种元件的优势,使窄带F类功率放大器的谐波抑制网络具有提高整体电路品质因数、高复用性和易可调实现性等优点。（2）提出一种同时实现谐波抑制和基波匹配功能的组合型匹配网络的设计方法。实现了在有限PCB面积中对谐波阻抗和基波阻抗的共同匹配。本文将此结构运用于F类功率放大器输入网络的设计中,使得F类功率放大器的输入端也具有对谐波抑制的功能,进一步提高整体电路的Q值（品质因数）,同时通过组合型匹配网络避免了PCB面积过大的问题。针对宽带F类功率放大器的研究:（1）提出一种改良型连续F类模式分析方法。通过运用连续F类功率放大器的思想,使窄带F类功率放大器拥有了宽频带特性。本文在传统的以B类偏置模式为基础的分析上,增加了对晶体管不同导通角的考虑,使得连续F类模式的偏置分析更加完善。同时基于所推导的连续F类模式电压和电流波形表达式,引入了新的可对波形进行控制的可变系数表达式,使基波、二次谐波和三次谐波阻抗取值范围均在含有导通角信息的情况下得到了扩展,形成一套新的适用于宽带放大器设计的改良型连续F类模式分析方法。（2）提出一种宽带F类功率放大器输出匹配网络的设计方法。基于改良型连续F类模式的阻抗条件,结合组合型匹配网络的设计思路,利用扇形线的宽频带特性替换部分直线短截线,设计了一款宽带F类功率放大器的输出匹配网络结构,使F类功率放大器的特性在宽频带上得到了具体实现。本文基于以上所提设计方法,分别设计和实现了工作在2.4GHz频率下的窄带F类功率放大器和工作在1.8-3GHz频段中的宽带F类功率放大器。通过理论推导、原理分析、软件仿真和实际调试,详细论述了两种功率放大器的设计思想与流程。并通过对比分析测试数据,验证了本文所提方法的科学性和可行性。