این رساله به طراحی تقویت کننده توان با راندمان بالا برای نسل چهارم سیستم های مخابراتی می پردازد. بدین منظور از ساختار قطبی که متشکل از یک تقویت کننده فرکانس رادیویی جهت تقویت سیگنال فاز و یک تقویت کننده پوش جهت تقویت سیگنال دامنه می باشد استفاده شده است. تقویت کننده فاز پیشنهادی بر مبنای یک تقویت کننده کلاس e است که در آن با توجه به تلفات موجود در سوئیچ و سلف ها روابط جدیدی جهت به دست آوردن راندمان حداکثر ارائه شده است. در این تقویت کننده پیشنهادی که شبه کلاس e نام دارد، نشان داده شده است که با در نظر گرفتن سوئیچ غیر ایده آل، شرایط اولیه جهت رسیدن به ماکزیمم راندمان بهینه نیست. در نتیجه، برای اولین بار تمامی پارامترهای ورودی شامل ولتاژ سوئیچ و شیب آن در لحظه روشن شدن، چرخه کار، نسبت فرکانس مدار lc موازی به فرکانس کاری مدار، مقاومت سوئیچ، توان خروجی و ولتاژ شکست سوئیچ در طراحی در نظر گرفته شده اند. مقادیر بهینه المان های مدار جهت رسیدن به حداکثر راندمان با حل معادلات به دست آمده توسط روش های عددی حاصل می شوند. به علاوه، با گسترش فضای طراحی، دستیابی به طراحی بهینه از نظر راندمان، پیاده سازی و قابلیت مجتمع سازی به صورت تحلیلی امکان پذیر شده است. در قسمت دوم این رساله به طراحی تقویت کننده قطبی با راندمان و خطینگی بالا با استفاده از ساختار تقویت کننده فاز پیشنهادی می پردازیم. جهت افزایش راندمان متوسط برای سیستم های نسل چهارم، طراحی تقویت کننده در سطحی از منبع تغذیه که بیشترین تاثیر را در توان خروجی دارد، انجام شده است. با توجه به اینکه اثر حافظه در سیگنال های نسل چهارم قابل چشم پوشی نیست، به بررسی منابع تولیدکننده حافظه در سیستم قطبی با کمک شبیه سازی همزمان قسمت های آنالوگ، rf و دیجیتال سیسستم قطبی، پرداخته شد. در نهایت جهت برآورده کردن شرایط ماسک و اندازه بردار خطا از روش خطی سازی پیش اعوجاج دهنده چندجمله ای حافظه دار استفاده شد. روش چندجمله ای حافظه دار با حذف همزمان اعوجاج های am/am و am/pm و کاهش اثرات حافظه به خوبی شرایط ماسک و اندازه بردار خطا را برآورده می کند. تقویت کننده rf پیشنهادی در مقایسه با طراحی قدیمی 7% افزایش در راندمان و db 5/0 افزایش در توان خروجی را نشان می دهد. در ادامه به طراحی دو تقویت کننده پوش مناسب (خطی و هایبرید) جهت استفاده در ساختار قطبی که دارای ویژگی مقاومت خروجی پایین و پهنای باند و نرخ تغییر خروجی بالا بوده و در طراحی آن ها، تاثیر متقابل تقویت کننده پوش و تقویت کننده rf در نظر گرفته شده است، پرداخته شد. جهت افزایش راندمان کلی سیستم قطبی، از روش های پیشرفته شکل دهی دامنه و برش دامنه جهت کاهش papr استفاده شد. با استفاده از روش برش دامنه راندمان کل سیستم 4% بهبود می یابد. همچنین اثر تاخیر دامنه و فاز مورد بررسی قرار گرفت و راه حلی برای کاهش آن با استفاده از خطی سازی کل سیستم پیشنهاد شد. در نهایت تقویت کننده در تکنولوژی 0.18 m cmos پیاده سازی شد. با توجه به نتایج شبیه سازی ها در صورت استفاده از سلف های خارج از تراشه و همچنین استفاده از سلف bondwire راندمان مدار افت ناچیزی نسبت به شبیه سازی نشان می دهد.

در این پایان نامه روشی نوین جهت رفع تداخل با سیستم های باند باریک موجود در محدوده فراپهن باند پیشنهاد شده است. این روش بر مبنای ترکیب دو مشتق پالس گوسی است. در این میان با یک انتخاب مناسب ترکیبات دو مشتق چهارم و پنجم، دو مشتق چهارم، و دو مشتق پنجم جهت حذف فرکانس باند باریک مورد بررسی قرار گرفت. با اینکه مشتق چهارم به تنهایی شرایط ماسک فراپهن باند را برآورده نمی سازد، ترکیبات ذکر شده در بالا توانایی برآورده کردن محدودیت های ماسک را دارا هستند. در این طراحی سعی بر آن شده است تا ارتباط رفتار دو پالس در حوزه زمان و فرکانس به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گیرد. حاصل تلاش ها پیداکردن فرمول هایی جهت تعیین نقطه و یا نقاط حذف تداخل باند باریک با تغییر تأخیر زمانی بین دو سیگنال ترکیب شده می باشد. با این روش، طراحی پالس به صورت وفقی امکان پذیر خواهد بود. به عبارت دیگر نیازی به انجام شبیه سازی جهت تعیین نقطه و یا نقاط حذف تداخل نمی باشد و رفتار فرکانسی پالس طراحی شده قابل پیش بینی است. در نهایت با شبیه سازی تئوری ارائه شده در نرم افزار matlab، صحت روابط به دست آمده مورد تایید قرار گرفت. در بخش دوم این پایان نامه پالس های طراحی شده جهت تولید در ساختار مبدل دیجیتال به آنالوگ که اخیراً ارائه شده است و دارای قابلیت بسیار بالایی در تولید پالس های دلخواه می باشد به صورت مداری و با شبیه سازی در نرم افزار hspice پیاده سازی شد. با طراحی دوباره مدار و با استفاده از تکنولوژی mµ 13/0 cmos و همچنین بهبود سوییچ های مدار جهت بالاتر بردن سرعت سوییچینگ، پالس های طراحی شده به خوبی شبیه سازی گردید و عملکرد مدار مورد تایید قرار گرفت. به علت وجود نویز و همچنین تقریب های استفاده شده جهت ساده سازی مدار مولد پالس، مولفه های فرکانس پایین در طیف پالس که شرایط ماسک فراپهن باند را برآورده نمی کنند، ایجاد می شوند. با بررسی کلیه فیلترهای کلاسیک پسیو، در نهایت فیلتر باترورث مرتبه سوم جهت حذف این مولفه های فرکانس پایین ، طراحی شد.