作为现今无线通信系统收发信息环节中必不可少的一部分,微波功率放大器的能耗问题一直受到广泛关注。为了节约能源,降低通信所需的成本,近年来国内外越来越多研究专注于提升微波频段功放的效率。其中F类/逆F类功放通过谐波阻抗匹配的方式,调整晶体管漏极电流电压波形,同时抑制谐波功率分量,在提升功放效率的方面已经展现出强大的潜力。且相比于其他种类的高效率功放电路设计,F类/逆F类功放对晶体管参数的要求较低,具备更高的性能,已然成为了相关领域研究的热点。本论文基于实验室的国家重大专项GaN基微波频段功率放大器的科研项目,展开对微波频段F类/逆F类功放的研究。主要内容包括:详细阐述了F/逆F谐波控制类高效率功放设计的原理,并明确了输入谐波控制的意义。同时依据大量的仿真设计经验指出,针对不同的器件,提升功放电路效率的方式不尽相同。这些理论归纳为高效率功放的设计提供了基础;针对实验室制备的0.5μm栅长AlGaN/GaN HEMT器件,通过在器件输入端添加F类谐波抑制网路的方式,设计了一款10mm栅宽C波段高效率高输出功率功放,并对该功放电路完成了版图级仿真的验证,仿真结果显示在中心频率4GHz左右,PAE可以达到80%,峰值输出功率达到55W,增益超过14dB,在400MHz频率范围内PAE始终维持在60%以上;采用栅长为0.25μm,栅宽为1mm的GaN HEMT器件设计并实现了一款X波段逆F类功率放大器。完成了对逆F类功放电路的版图级仿真验证并与传统AB类功放进行了比较,在牺牲一部分带宽的情况下,使峰值PAE上升了近12个百分点。完成了匹配微带线的流片,以及整体电路的装配与测试,经过调试以后在8.1GHz获得了61.7%的PAE,输出功率达到36dBm。