无线移动通信系统不断发展,朝着多种工作模式、高速率的方向演进。功率放大器是通信系统射频前端的重要部件,其宽带性能和高效率性能是实现高速率通信和绿色运营的基础。J类功放是近些年来出现的一种新型功放,其谐波控制原理和连续工作模式理念,给功放设计带来了新的思路。总结当前J类功放的研究,得到如下背景要点:（1）大多研究集中在通过改进J类功放的匹配网络结构实现效率的提升,而对J类功放的高效率与波形关系的研究较少;（2）连续工作模式可以一定程度上改善功放带宽的局限性,但这种改善提升带宽和效率的效果有限;（3）J类功放在5G系统中的应用研究还不够充分。本论文的工作,就是针对上述背景而展开。本论文首先研究了J类功放的谐波控制理论,探究功放高效率波形的影响因素;其次,基于连续空间理论,研究了通过外部扩展电容实现变换的阻抗空间,提升功放平均效率的技术途径;第三,围绕J类功放理论及其在5G系统的应用,针对5G通信系统中高峰均比信号使功放的平均效率下降问题,研究了动态匹配的高效率J类功放方案,完成了一款基于动态匹配网络高效率J类功放的设计与物理验证。论文具体工作如下:1.系统性总结了J类功放的主要技术指标和基本工作理念。结合波形分析了J类功放的谐波控制原理,从波形控制的角度阐述了J类功放实现高效率输出的原因。分析了J类功放的连续工作模式理念,阐明J类功放具有良好带宽特性的原因。2.对J类功放高效率波形影响因素进行分析和研究,从器件选择、输入功率取值、匹配网络差异三个方面进行波形对比研究。重点研究漏极输出波形的电压、电流峰值,直流分量占比,对限制J类功放效率的原因进行分析,基于波形分析的结果,设计了一款工作在3.3⁴.2GHz的宽带高效率J类功放。3.对J类功放的阻抗空间进行分析与研究。分析了器件的输出电容C_out对J类功放阻抗空间的影响,研究了利用输出电容构建动态阻抗空间的可行性。分析了最优阻抗和效率的关系,探究用外围可调谐器件构建动态阻抗匹配网络,拓展J类功放的阻抗匹配区域以实现效率提升的可行性。4.基于波形分析结果和动态匹配网络研究工作,围绕J类功放在5G系统中的应用问题,利用变容二极管设计动态匹配网络,完成一款匹配网络动态变化的宽带高效率J类功放的设计和制作,J类功放可实现43.1%⁵0.6%的功率附加效率,最大输出功率39.8dBm,功率回退4dB时的最大功率附加效率为44.7%。本文的研究工作,对J类功放的理论研究和工程应用有一定参考价值。