随着3G以及4G（LTE_Advanced）通信系统的迅速发展，频谱资源日益紧张，宽带、多载波、非恒包络的数字调制技术被越来越多地用于现代通信系统中以满足高速数据传输速率的要求。但新的调制方式在提高传输速率的同时也增大了信号的峰均值功率比（PAPR）。宽带、高峰均比的信号对射频功率放大器提出了高要求。因此在设计功放时，我们必须在满足其线性的同时，还要考虑整机的效率。这就使得如何提高效率、增加线性度成为第四代移动通信系统中亟待解决的问题。与其他提高功放模块效率的技术相比，基于Doherty架构的功放电路具有结构简单，易于实现，高峰均比信号效率提高显著等诸多优点。尤其在与数字预失真技术（DPD）相结合时，该功放不仅能工作在高效率下，还能使得线性度得到显著改善，因此基于Doherty结构的射频功放更适用于4G通信系统。本文的主要工作分为4部分：第一部分分析了功率放大器的各项指标和分类，介绍了几种提高功率放大器效率的关键技术，并且与Doherty功放结构在电路复杂度、成本、效果等方面做了比较。第二部分首先详细分析了传统两路对称Doherty功放的基本原理和整个工作过程。然后针对其实测过程中发现的主功放和辅功放不能同时达到饱和，辅功放对主功放有源牵引不完整等缺陷，提出了采用两路非对称Doherty和三路Doherty功放结构设计解决方案。最后对两路非对称Doherty、三路Doherty功放的基本原理进行了阐述和分析。第三部分设计了两路对称Doherty功放模块，并对其进行了实物测试。测试时采用5载波、100MHz带宽的TD-LTE信号。测试结果显示，功放输出功率能达到40dBm，载波间不平坦度±0.5dB，末级Doherty功放的漏极效率为40%，此时邻信道功率比（ACPR）在上下边带分别为-34.93dBc和-35.43dBc达到了预期指标。第四部分文中首先对上述对称Doherty功放结构的缺陷进行了总结分析，然后采用非对称Doherty结构对缺陷进行弥补。在非对称Doherty功放结构设计过程中，首先在对其输出端阻抗变换网络进行分析的基础上采用ADS软件进行仿真优化设计，然后进行PCB板布局布线和制作电路板，最后进行焊接和实物测试。测试所采用的信号为3载波WCDMA信号，其峰均比PAPR为7dB，带宽为15MHz，中心频率为1950MHz。最后测试结果显示，被测功放饱和输出功率可达到50.8dBm。在输入功率回退8.5dB处，输出功率42.3dBm，功率附加效率PAE可达到38%，相对于传统对称Doherty功放提高了3%左右。