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在无线通信系统中,射频发射机是其重要组成部分,而功率放大器作为射频发射机的核心部件占据着一半以上的功率损耗,所以,其设计性能的好坏将直接决定发射机的输出性能。因此在满足设计基本要求前提下,如何提高功率放大器的输出功率和效率是目前设计功率放大器的重点及难点。本论文首先表述了无线通信系统在当今社会生活中的重要意义,简要说明了E类功放的国内外研究现状、主要技术指标及其分类,详细介绍了E类功率放大器的工作原理,并根据目前功放研究过程中普遍存在的功耗大、效率低的问题,提出了两种设计方法,其一:通过采用集总元件和分布元件混合匹配模型结合谐波双向牵引技术,设计出最佳匹配网络,提高电路输出功率;其二:采用输出反馈网络,控制偏置电压,提高功放管导通截止转换效率,提高电路的功率附加效率。最后分别在ADS和Cadence Virtuoso环境下完成了两款高效率、高输出功率的功率放大器的设计与仿真。本论文主要完成以下几个方面的研究内容:(1)首先分析功率放大器在信号传输过程中功率损耗的原因,采用集总元件和分布元件混合匹配模型并结合谐波双向牵引技术,设计出整体电路的最佳匹配网络,同时,在电路输入、输出端引入并联接地电容,提高设计电路的可调性。最后利用ADS仿真软件设计了这款工作在1.85GHz,输入信号功率为20dBm时,输出功率为37.8dBm,增益为18dB,功率附加效率为46.62%的高效率、高输出功率的E类功率放大器。(2)通过对传统共源共栅(cascode)结构E类功率放大器的分析,设计了一款工作在8.9GHz高效率高增益的E类功率放大器。该设计的创新点在于通过在传统共源共栅电路的共栅输出端加入反馈回路,通过反馈回路来控制共栅晶体管的栅极电压,提高cascode电路导通和截止的转换效率。同时,在电路输入端摒弃常规单级放大结构模型,采用3层共源共栅电路结构提高电路输出阻抗,提高整体电路的输出增益。最后,采用台积电1P6M 180nm RF CMOS工艺,设计完成该款E类功率放大器,当其工作频率在8.9GHz时,输出功率为23.5dBm,增益为24.5dB,功率附加效率为22.5%。