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功率放大器是无线通信系统中的主要功能部件之一，对整个系统的数据传输速率、频谱利用率、效率以及带外频谱杂散等指标都会产生重要的影响。为了满足高达1Gbps数据速率的要求，LTE-Advanced系统采用了载波聚合技术和OFDM调制方式，导致信号带宽增加至100MHz，信号峰均比提高至9dB以上，对功率放大器的瞬时带宽和效率指标等性能提出了严重挑战。因此，高效率宽带线性功率放大器的研究成为了当今无线通信领域研究的热点之一。本文针对功率放大器大范围回退时的效率、瞬时带宽以及线性度等要求，在国家科技重大专项课题“高效率、线性宽带功放模块”的资助下，开展了高效率宽带线性功率放大器的研究。论文的主要工作如下: 1.对Doherty功率放大器在宽带工作时峰值放大器饱和功率偏低和增益不平坦所带来的影响进行了理论分析。为了解决由此引起的带内负载调制不充分以及效率、功率不一致等问题，提出了一种增强宽带内Doherty放大器负载调制以及功率和效率一致性的方法。该方法包括为峰值放大器选择高功率的负载阻抗，适当提高其栅极偏置电压以及优化其输入匹配网络。在100MHz宽带调制信号激励下，采用该方法设计的2.5-2.6GHz频段Doherty功率放大器在9dB功率回退时效率达到40％。利用宽带数字预失真系统对功率放大器进行线性化，ACLR改善至约-48dBc。仿真和测试结果验证了所提方法的有效性。 2.为了进一步提高宽带调制信号激励时Doherty放大器的效率和线性度，对Doherty放大器的负载调制网络进行了分析，提出了一种改进的负载调制网络及相应的载波和峰值放大器负载阻抗的选取方法。通过计算峰值和载波放大器的功率比和电流比，对负载调制网络中的传输线特性阻抗进行改进，使峰值放大器实现完全的负载调制，保证其能够输出最大功率。同时，通过使载波放大器在低功率状态时具有高于2Z0的负载阻抗，实现了更高的回退效率。采用此方法设计的3.4-3.5GHz频段Doherty功率放大器，在100MHz宽带调制信号激励下，测试的9dB功率回退效率超过40％，线性化后ACLR低于-48dBc。仿真和实验结果表明，与传统Doherty放大器相比，该方法设计的功率放大器在大功率回退时实现了更高的效率。 3.针对宽频带无线通信系统的需要，设计了一种连续逆F类宽带高效率功率放大器。选取了满足连续逆F类工作模式的基波和谐波阻抗，通过具有低通特性的阶跃阻抗匹配电路使谐波负载阻抗分布在一个特定的连续区域内，从而避免了传统F类/逆F类放大器需要精确控制谐波阻抗而只能工作在窄带的问题，研制了相对工作带宽超过50％，饱和效率超过64％的2-3.5GHz频段宽带高效率功率放大器。在工作带宽内，采用100MHz宽带调制信号激励并进行线性化，实现了约-48dBc的ACLR和高于34％的效率。 4.为了在大功率回退下实现更高效率，将连续逆F类工作模式与Doherty放大器相结合，设计了一种基于连续逆F类的宽带高效率Doherty功率放大器。为了实现宽带工作，对Doherty放大器带宽受限的因素进行了分析，提出了一种通过简化输出匹配和负载调制网络来扩展Doherty放大器带宽的方法。同时，在载波和峰值放大器中采用不同的漏极偏置电压来增强Doherty的负载调制。在保证6dB功率回退效率超过50％的情况下，采用该方法设计的2.3-2.8GHz频段连续逆F类Doherty功率放大器可实现近20％的相对工作带宽。对于100MHz宽带调制信号，所设计的功率放大器在9dB功率回退时的效率接近50％，线性化后ACLR约为-48dBc。相比较传统的Doherty放大器，该方法设计的功率放大器不仅实现了更宽的带宽和更高的效率，而且结构简单，易于实现。