1.一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、将两个子放大器的输出端看作为一个有损、互易的二端口网络的两个端口；

步骤(2)、对于输出组合器二端口网络，通过两个频率下在饱和、回退两种状态下的输入电压、输入电流分析，得到两个频率下的组合器目标阻抗矩阵Z2P(f1)和Z2P(f2)；

步骤(3)、利用微波中阻抗矩阵到传输矩阵的转化关系，将步骤(2)中得到的两个频率下的目标阻抗矩阵Z2P(f1)和Z2P(f2)转换成相应的目标传输矩阵T2P(f1)和T2P(f2)；利用目标传输矩阵将二端口网络拆分成包含负载端的三端口网络，分别为上路网络、负载网络和下路网络；

步骤(4)、对三端口网络的上下两路网络分别利用类似π型的拓扑网络来表示，将复杂网络进行拆分；

4‑1上路网络拆分过程具体如下：

1)将上路网络的目标传输矩阵T2P‑A拆分成类似π型的结构，其中包含两个并联支路网络和中间串联微带线，表示为式(17)：其中jBS1为第一个并联支路网络的输入导纳，jBS3为第二个并联支路网络的输入导纳，为中间串联微带线的传输矩阵，其传输矩阵可以进一步表示为式(18)：其中ZC、θC分别表示中间串联微带线的特征阻抗值和电长度；

2)借助经典π型结构中的π型传输矩阵函数，将式(17)矩阵展开，得到式(19)：将式(19)两边矩阵对应相等，可得式(20)：由式(20)可知目标传输矩阵T2P‑A中的jBa仅由π型结构中的中间串联微带线传输矩阵中的BC部分所决定，即：jBa＝BC；因此利用式(18)‑式(21)求解出满足要求的ZC和就可以完成关于两个频率下目标传输矩阵中jBa的综合；

3)找到中间串联微带线的特征阻抗值ZC和电长度 后，就可以得到中间串联微带线在两个频率下的传输矩阵，见式(22)和式(23)；

4)将式(20)目标传输矩阵中的Da作为综合目标值，其满足Da＝jBC·BS1+DC，式中BC、DC为已知数值，因此就可以求解出未知数jBS1，使等式成立；即将对阻抗矩阵中Da的综合转化为对π型网络中的第一并联支路网络的目标输入导纳jBS1的综合；

同理将式(20)目标传输矩阵中的Aa作为综合目标值，其满足Aa＝AC+jBC·BS3，式中参数AC、BC为已知数值，因此就可以求解出未知数jBS3，使等式成立；即将对阻抗矩阵中Aa的综合转化为对π型网络中的第二并联支路网络的目标输入导纳jBS3的综合；

进一步发现Da和Aa之间的综合互不影响，即可以分别通过调节两个并联支路网络的输入导纳jBS1和jBS3来分别综合出Da和Aa；当分别找到jBS1和jBS3的值后，代入式(20)的jCa＝jAC·BS1+CC‑BC·BS1·BS3+jDC·BS3中，等式依旧成立，不用单独对jCa部分进行综合；

4‑2下路传输矩阵T2P‑B采用上路传输矩阵T2P‑A一样的拆分分析方法，用π型结构进行构建；

步骤(5)、构建双频谐波抑制电路；

步骤(6)、简化输出组合器三端口网络；

步骤(7)、利用简化实频技术对双频下的目标导纳和最优输入阻抗进行综合，分别得到双频组合器、双频输入匹配网络；

步骤(8)、将双频输入匹配网络与两个晶体管栅极连接；晶体管漏极与双频谐波抑制电路相连接；双频谐波抑制网络和双频输出组合器相连接，得到最终的双频高效率异相功率放大器。

2.根据权利要求1所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(1)具体是：将两个子放大器的输出端看作为一个有损、互易的二端口网络的两个端口，S作为上路端口，即一端口，X作为下路端口，即二端口；

子放大器根据晶体管的器件模型，通过EDA软件进行负载牵引仿真，根据实际应用需求得到子放大器在两个不同工作频率f1、f2下的最优输入阻抗ZOPT,IN(f1)和ZOPT,IN(f2)；最优饱和输出阻抗ZOPT,SAT(f1)和ZOPT,SAT(f2)；最优回退输出阻抗ZOPT,BO(f1)和ZOPT,BO(f2)，其中f1为较低频率；

ZOPT,IN(f1)和ZOPT,IN(f2)作为双频输入匹配电路中的目标输入阻抗；ZOPT,SAT(f1)和ZOPT,SAT(f2)作为在饱和状态下的双频二端口网络两个端口的目标输入阻抗，ZOPT,BO(f1)和ZOPT,BO(f2)作为在回退状态下的双频二端口网络两个端口的目标输入阻抗。

3.根据权利要求2所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(1)具体是：

根据现有网络的阻抗矩阵和输入阻抗定义可知输出组合器二端口网络的上路端口(一端口)的输入电压为V1,输入电流为I1，饱和时的输入阻抗为ZOPT,SAT，回退时的输入阻抗为ZOPT,BO；下路端口(二端口)的输入电压为V2，输入电流为I2，饱和时的输入阻抗为ZOPT,SAT，回退时的输入阻抗为ZOPT,BO；

S S

假设Z (θ1)为一端口饱和时的输入阻抗值,即ZOPT,SAT；Z (θ2)为一端口回退时的输入阻X X

抗值即ZOPT,BO；Z (θ1)表示二端口饱和时的输入阻抗值,即ZOPT,SAT；Z (θ2)表示二端口回退时的输入阻抗值,即ZOPT,BO；利用上下两路子放大器有相同特性，可得式(1)：其中θ1为饱和时上下两路子放大器之间的相位差；θ2为回退时上下两路子放大器之间的相位差；

以上路放大器相位作为参考0点，式(2)中代入饱和相位差θ1和回退相位差θ2，可以得到两个状态下的上下两路子放大器之间的电流关系，如式(3)和式(4)：其中Iin表示输入电流，I表示输入电流的幅度，θin表示输入电流的相位，j为复数；将式(1)代入公知阻抗定义式(5)中得到式(6)和式(7)：其中Vin表示网络端口的输入电压，Iin表示网络端口的输入电流，Zin表示网络端口的输入阻抗；根据公知二端口网络的阻抗矩阵定义式(8)：其中Z2P表示组合器目标阻抗矩阵，Z11、Z12、Z21、Z22为Z2P中的四个参数；

联立式(1)‑(8)，可以得到组合器在某个工作频率下的目标阻抗矩阵关系，见式(9)；

将式(9)整理为矩阵形式，得到式(10)：依据无损互易网络条件，可以通过选取合适的相位差θ1来设置异相功率放大器的回退区间；分别将步骤(1)中仿真得到的f1、f2下的ZOPT,SAT(f1)、ZOPT,SAT(f2)和ZOPT,BO(f1)和ZOPT,BO(f2)，分别代入式(10)中，求出各自工作频率下的目标阻抗矩阵Z2P(f1)和Z2P(f2)。

4.根据权利要求3所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于回退

6dB的异相功率放大器选用47度的饱和相位差，即θ1＝47°。

5.根据权利要求3所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(3)具体是：

由于异相放大器含最终输出端口并外接负载，因此需要将二端口网络转化成三端口网络，分别为上路网络、负载网络和下路网络；

其中T2P表示二端口网络的目标传输矩阵，Ar、Ai、Br、Bi、Cr、Ci、Dr、Di分别表示传输矩阵中四个参数A、B、C、D的实部和虚部，j为复数；

其中T2P‑A表示上路网络的目标传输矩阵，Aa、jBa、jCa、Da分别表示上路目标传输矩阵T2P‑A中A、B、C、D四个参数，j为复数；T2P‑B表示下路网络的目标传输矩阵，Ab、jBb、jCb、Db分别表示下路目标传输矩阵T2P‑B中A、B、C、D四个参数，j为复数；TR表示负载网络的目标传输矩阵，其中R0为负载电阻；

由于二端口网络传输矩阵T2P和三端口网络总传输矩阵之间四个参数对应位相等，即式(15)，可以求解出上路的目标传输矩阵T2P‑A、下路的目标传输矩阵T2P‑B各参数的表达式，具体见式(16)；

6.根据权利要求5所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于负载电阻R0为50欧姆。

7.根据权利要求5所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(5)具体是：抑制二次谐波能够提高放大器输出效率，因此为了进一步提高放大器效力，上下两路的子放大器输出端均利用两条并联终端短路微带线，通过调节两条并联终端短路微带线的特征阻抗和电长度，为f1和f2的二次谐波提供纯电抗值，用于分别抑制两个频率下的二次谐波；选择使用电长度为90度的并联终端短路微带线；

由式(24)，可知并联终端短路微带线在工作频率下时的输入导纳Yin；

其中ZS是并联终端短路微带线的特征阻抗值，可人为设定；θS为终端短路微带线的电长度；在基波(工作频率)时，θS＝90°，代入式(24)，得Yin近似为0，相当于开路，对电路无影响；

而在二次谐波时由于色散现象，θS＝180°，导纳Yin近似于无穷大，相当于短路；因此分别使用两条在各自频率下的90度的并联终端短路微带线，用于分别抑制两个频率下的二次谐波；

分别用Yin1表示f1下的谐波抑制线的输入导纳值，特征阻抗值和电长度分别为：ZS1、θS1；

用Yin2表示f2下的谐波抑制线的输入导纳值，特征阻抗值和电长度分别为：ZS2、θS2；但由于存在色散效应，f1下的90度终端短路微带线虽然在f1工作时的导纳为0，对电路不会造成影响，但对f2工作时的电路会带来额外的导纳，具体见式(25)；同理f2下的90度终端短路线也会给f1工作时的电路引入额外的导纳，具体见式(26)；因此需要计算两条并联终端短路微带线分别对两个频率下的电路带来的影响；

其中Yin1(f1)表示f1下的并联终端短路微带线对f1工作时的电路引入的导纳；Yin1(f2)表示f1下的并联终端短路微带线对f2工作时的电路引入的导纳；Yin2(f1)表示f2下的并联终端短路微带线对f1工作时的电路引入的导纳；Yin2(f2)表示f2下的并联终端短路微带线对f2工作时的电路引入的导纳；

将上路靠近晶体管的并联支路网络的目标输入导纳命名为jB上路S1、另一端并联支路网络的目标输入导纳命名为jB上路S3；下路靠近晶体管的并联支路网络的目标输入导纳命名为jB下路S3、另一端并联支路网络目标的输入导纳命名为jB下路S1；

上下两路使用相同参数的两条并联终端短路微带线，均接于晶体管输出端；上路均接于晶体管输出端与目标输入导纳为jB上路S1的并联支路网络之间，下路接于晶体管输出端与目标输入导纳为jB下路S3的并联支路网络之间；将上路的两条并联终端短路微带线对两个频率下引入的导纳与并联支路网络导纳jB上路S1进行叠加，得到上路新的目标导纳，见式(27)；

同理，下路的两条并联终端短路微带线对两个频率下引入的导纳与并联支路网络导纳jB下路S3进行叠加，得到将下路新的目标导纳，见式(28)；

上路新的目标导纳：

下路新的目标导纳：

8.根据权利要求7所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(6)具体是：双频谐波抑制电路的上下路分别选用其中一条并联终端短路微带线作为各自的漏极供电线，外接旁路电容和漏极电压VDS；旁路电容选用三个并联电容构成；两路中各自剩下的另一条并联终端短路微带线，外接两个接地电容，用于隔掉直流电。

9.根据权利要求8所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(6)具体是：由于在接近负载端口处的两路导纳为jB上路S3的并联支路网络和导纳为jB下路S1的并联支路网络在物理上可以等效为一个新的并联支路，因此可以相加，合成一个新的并联支路网络，作为新的双频目标导纳，见式(29):

10.根据权利要求9所述的一种双频高效率异相功率放大器设计方法，其特征在于步骤(7)具体是：选择实现目标网络的拓扑结构，基于Levenberg‑Marquardt(LM)优化技术算法，将拓扑中各个微带线的特征阻抗和截止频率fe分别设置为优化变量，初始化一定的取值范围后进行优化；

7‑1输出：

①将步骤(5)中得到的上路新的双频目标导纳：jB新上路S1(f1)、jB新上路S1(f2)；下路新的双频目标导纳：jB新下路S3(f1)、jB新下路S3(f2)；步骤(6)中得到的合并的新的双频目标导纳：jBS合并(f1)、jBS合并(f2)转化为目标阻抗的形式；

②依次对①各个双频目标阻抗进行综合，综合方法相同，具体如下：将双频目标阻抗加载到LM优化技术算法中，作为优化的目标阻抗ZOPT；选择实现该双频目标阻抗的拓扑结构，利用计算机辅助软件计算该结构的实际阻抗，通过目标误差函数式(30)，对比若干个在两个频率处满足所述输出优化目标值的误差函数大小，找到使实际阻抗和目标阻抗之间误差最小的一个拓扑结构，综合出并联支路网络：其中i表示频点，M表示总频点个数，即M＝2，λi表示理查德变量，ZOPT(λi)是该工作频率下的网络的目标阻抗，Re(ZOPT(λi))为目标阻抗的实部，Im(ZOPT(λi))为目标阻抗的虚部；ZL(λi)为综合出的该工作频率下的网络的实际阻抗，Re(ZL(λi))为实际阻抗的实部，Im(ZL(λi))为实际阻抗的虚部；

7‑2输入：

将步骤(1)中得到的两个频率处的输入阻抗ZOPT,IN(f1)和ZOPT,IN(f2)加载到LM优化技术算法中去，作为输入匹配网络的优化目标阻抗值；再利用计算机辅助软件计算输入匹配网络的实际阻抗值ZS,in；通过目标误差函数式(31)，对比若干个在两个频率处满足所述输出优化目标值的误差函数大小，找到使实际阻抗和目标阻抗之间误差最小的一个拓扑结构，综合出输入匹配网络；

其中i表示频点，M表示总频点个数，即M＝2，λi表示理查德变量，ZOPT,in(λi)是该工作频率下的网络的目标阻抗，Re(ZOPT,in(λi))为目标阻抗的实部，Im(ZOPT,in(λi))为目标阻抗的虚部；ZS,in(λi)是该工作频率下的合成网络的实际输入阻抗值，Re(ZS,in(λi))指实际输入阻抗值的实部，Im(ZS,in(λi))指实际输入阻抗值的虚部。