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随着现代卫星数传通信技术的发展,卫星所承载的功能越来越多,星地之间所需传递的信息量不断增大,对通信系统的通信速率和频谱利用率提出了更高的要求。因此现代卫星通信逐渐由传统的S波段发展为X波段,并由恒包络调制发展为非恒包络调制。采用非恒包络调制技术可显著提高频谱利用率,但调制信号具有很高的峰均比(Peak to Average Power Ratios,PAPR)。为了保证放大信号的质量,传统AB类放大器必须工作在功率回退状态,功放效率大大降低,增加了卫星通信系统的散热负担和设计成本。为了提高功率放大器功率回退区域的效率,本文对X波段Doherty功率放大器及其数传应用进行了研究。本文首先介绍了目前卫星数传通信系统的发展现状,针对其在非恒包络调制下存在的问题进行了分析,阐述了开展X波段Doherty功率放大器研究工作的重要意义,并对Doherty效率增强技术的发展概况进行了较为详细的介绍。其次,介绍了功率放大器理论基础、最佳功率匹配以及传统Doherty功率放大器的结构和原理,并对Doherty功率放大器在不同工作状态下的效率进行了理论推导。针对传统Doherty功率放大器设计方面存在的不足,介绍了Doherty功率放大器的非对称设计和全功率匹配设计等改进方案。基于功放系统相关设计指标,给出了Doherty功率放大器系统的设计方案,在元器件的选型中充分考虑了高频率和高耐压等方面的要求。利用Keysight公司ADS(Advanced Design System)电磁仿真软件对单管功率放大器和Doherty功率放大器进行了仿真,给出了单管功率放大器负载牵引仿真设计方法和全功率匹配Doherty功率放大器仿真设计方法,完成了电路版图和腔体结构的设计工作。最后,介绍了功率放大器小信号和大信号性能测试方案,基于相关测试方案对驱动放大器、单管功率放大器和Doherty功率放大器的性能进行了测试。测试结果表明,当工作频率为8.2GHz时,Doherty功率放大器在输出6d B回退下的效率达到26.35%,相对于平衡功率放大器效率提升了11.54%,提升效果明显。