射频功率放大器作为无线发射机射频前端最关键的模块,其研究一直以来都是射频/微波通信领域的焦点。纵观射频功放的发展历程,射频功放的研究主要围绕如何提高其各方面的性能指标展开。一方面,为了提高PAE,E类、F类和逆F类等高效功放成为近年来一直关注的研究热点;另一方面,为了适应高速率信号传输及通信模式多元化的发展需求,双频带高效功放的研究也越来越受到关注;另外,为了提高双频带高效功放的增益,级联双频带高效功放成为最优的解决方案。然而,目前这三方面的电路实现还面临很多重要挑战。因此,本文围绕这三方面亟待解决的热点问题,从高效功放的研究出发,然后基于此,对双频带高效功放的设计方法进行了研究,最后基于这两方面,对级联双频带高效功放的关键设计技术进行了深入研究。因此,本文的主要创新性成果包括以下三个方面:1.在高效功率放大器方面:提出了分别针对F类/逆F类谐波调谐类功放和并联型E类开关功放的微带寄生补偿电路。这两种电路不仅结构简单,而且解决了目前在频率升高时晶体管封装等引入的寄生效应对这两类高效功放的效率等性能带来较大影响的问题。其中,基于提出的寄生补偿电路实现的F类和逆F类功放在2.14GHz工作频率下分别获得了80.2%和79.1%的最大PAE。2.在双频带高效功率放大器方面:基于以上研究,提出了一种基于复合左右手传输线和具有谐波调谐功能的双频带直流偏置电路实现的双频带F类功放设计方法,解决了目前双频带高效功放效率低于单频带高效功放效率和双频带性能不平衡的两个问题。基于此方法实现的双频带F类功放在1.7GHz和2.14GHz工作频率下分别获得了78%和77.1%的最大PAE。3.在级联双频带高效功率放大器方面:基于以上两方面研究,提出了一种基于双频带级间耦合技术和级间多谐波阻抗匹配技术的级联双频带谐波调谐类功放的设计方法,在一定程度上填补了目前级联双频带高效功放设计方面的空白。基于此方法实现了可工作在1.62 GHz/2.08 GHz的级联双频带谐波调谐类功放,其中驱动级工作在双频带逆F类模式,功率级工作在双频带F类模式。测试结果表明,所设计的级联双频带谐波调谐类功放在1.62GHz和2.08GHz下分别获得的最大PAE为71.5%和73%,增益为23.2d B和22d B。这是目前文献中报道的第一个可工作在并发模式的级联双频带高效功放。