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当今的便携式电子设备在方寸之间包含了射频集成电路和数字信号处理模块以实现多媒体应用,比如蜂窝电话、基站等对效率的要求越来越高,高效率能够延长移动设备的电池寿命和节省成本,能不能实现低功耗和高效率主要取决于设备中的功率放大器,所以高效率功率放大器越来越值得期待。高效率放大器的研究重点侧重于寄生参数的分析和谐波匹配,以获得令人满意的高效率和实现对通信系统中恒定包络信号的放大。F类放大器作为开关类放大器中的一员,更容易实现我们对高效率的需求,所以本文重点研究宽带、大功率的F类功率放大器。本文首先介绍了开关类放大器D类、E类、逆E类(IE)、F类和逆F类(IF)的特点,在深入分析LDMOS晶体管的基础上,选用Freescale公司的大功率晶体管MRFE6S9045N在ADS-2006仿真环境中设计出一个工作在1.2GHz-1.4GHz,输出功率45W以上,效率为60%-71%的宽带大功率F类功率放大器。本文的主要内容如下:1.介绍了功率晶体管技术的发展历程,在此基础上针对高效率放大器的设计,重点阐述了大功率晶体管和介质基片的选型问题。2.讨论了开关类功率放大器的结构类型和设计方法,探讨了寄生参数在高效率放大器设计中的影响。3.在200MHz带宽下,探讨了基频阻抗变换网络和宽带谐波抑制网络的设计方法,尤其是二次谐波的抑制,在此基础上设计了输入和输出匹配网络,在1.2GHz-1.4GHz仿真出具有60%-71%的附加效率和45W输出功率的宽带F类功率放大器。4.详细论述了本文设计的宽带大功率F类功率放大器在ADS仿真环境下的调试过程,假定实际条件下效率恶化的情况,定性和定量地给出了相应的调试策略和调试过程分析。