随着无线通信技术的快速发展，射频功率放大器在收发机系统中扮演着至关重要的角色。其中，效率、输出功率、增益以及线性度等技术指标是衡量功率放大器性能的关键。而在功放设计领域，提高功放效率一直是热门研究方向。近期研究发现，除基波阻抗外，合适的输入、输出谐波阻抗在改善功放效率方面也有着显著作用。为此，本文介绍了一种在晶体管寄生参数和封装参数未知的情况下，设计高效率谐波调谐功放的方法。
由于GaN材料具有多种优势，基于GaN HEMT的功率放大器得到了广泛研究。在实际设计过程中，由于寄生参数和封装参数的影响，设计者往往无法直接基于晶体管器件端面进行分析和设计。为此，本文提出了一种结合负载牵引技术和动态负载线GaN HEMT模型的设计方法。
该方法首先通过负载牵引技术确定晶体管器件端面的最佳阻抗条件，并设计相应的匹配网络。然后，根据动态负载线GaN HEMT模型获得的电流源端面的电流、电压波形，对功放整体电路进行调谐和优化。通过这种方法，我们设计了一款高效率谐波调谐功放。
在设计过程中，我们首先对谐波调谐功放的工作原理进行了详细分析。通过控制高次谐波阻抗，实现对功放漏极电流、电压波形的塑形，减小两者的重叠，从而减少器件损耗，提高功放效率。接着，我们分析了动态负载线GaN HEMT模型在功放设计中的应用，该模型有助于验证功放工作类别及其性能。
在确定最佳谐波阻抗后，我们选用Cree公司提供的动态负载线GaN HEMT模型进行电路设计。通过谐波牵引技术分析和确定晶体管器件端面应满足的最佳谐波阻抗条件。在实际设计中，我们综合考虑了功放性能和电路复杂度，对二、三次谐波负载阻抗和二次谐波源阻抗进行了分析和调谐。
基于上述分析，我们完成了一款工作在2 GHz的高效率谐波调谐功放的设计。功放整体电路包括偏置电路、谐波控制网络、输入和输出基波匹配电路等。通过合适的调谐网络，实现了对谐波阻抗的有效控制。根据确定的最佳基波源阻抗和负载阻抗，完成了输入和输出基波匹配网络的设计。
为了验证设计方法的有效性，我们制作了实物并进行了测试。测试结果表明，该功放在较宽的频率范围内实现了较高的输出功率和功率附加效率。测试结果与仿真结果基本吻合，验证了该设计方法的可行性。
本文提出了一种在晶体管寄生参数和封装参数未知的情况下，设计高效率谐波调谐功放的方法。通过结合负载牵引技术和动态负载线GaN HEMT模型，实现了对功放性能的准确分析和优化。该方法具有结构简单、调谐方便的优点，为高性能功放的设计提供了一种新的思路。
