تقویت کننده توان، آخرین بلوک از سیستم های فرستنده-گیرنده می باشد که بیشترین مصرف توان را نسبت به دیگر بلوک ها در قسمت فرستنده دارد. لذا ضروری است که تقویت کننده توان در محدوده فرکانسی وسیع، پربازده و کم تلف طراحی و پیاده سازی شود. نسل جدید سیستم ها و دستگاه های ارتباطی موبایل در کاربرد های چند فرکانسی و چند بانده پیاده سازی می شوند. بلوک های تشکیل دهنده سیستم های بی سیم، برای به حداکثر رساندن توان خروجی و نیز برای به حداقل رساندن میزان تلفات توان، نیاز به تطبیق امپدانس در ورودی یا خروجی تقویت کننده توان دارند. عدم تطبیق امپدانس، باعث افزایش تلفات توان و ایجاد هارمونیک های ناخواسته و همچنین کاهش عمر مفید باتری ها می شود. در خروجی تقویت کننده توان، بین ترانزیستور و بار می توان شبکه ی تطبیق امپدانس قابل تنظیم، طراحی کرد و بار در تقویت کننده توان همان آنتن خروجی می باشد که امپدانس ثابت 50 اهم دارد. ساختارهای تقویت کننده های RF با قابلیت تنظیم فرکانس، کاربردهای زیادی در سیستم های بی سیم دارند که تقویت کننده توان کلاس E بهترین گزینه برای انجام این کار می باشد. این تقویت کننده برای اولین بار توسط ناتان سوکال در سال 1975 معرفی شده است، که از لحاظ تئوری بازده نزدیک %100 را دارد. دلیل بالا بودن بازده این تقویت کننده توان این است که، ترانزیستور به عنوان سوئیچ عمل می کند، این رویکرد باعث می شود تا شکل موج ولتاژ و جریان در درین ترانزیستور هم پوشانی نداشته باشند و توانی مصرف نشود. هر چند که در عمل، اثرات پارازیتی و خازن های غیر خطی ترازیستور باعث ایجاد اعوجاج در شکل موج ها و افت بازده می شود. در این پژوهش، در راستای طراحی تقویت کننده توان در محدوده فرکانسی وسیع از یک فیلتر میان گذر قابل تنظیم در شبکه تطبیق خروجی استفاده شده است. این فیلتر با استفاده از سه استاب موازی و خطوط مایکرواستریپ طراحی شده است که پاسخ فرکانسی آن در محدوده فرکانسی 1 تا 55/2 گیگاهرتز قابل تنظیم می باشد. فرآیند تنظیم کردن پاسخ فرکانسی فیلتر میان گذر از طریق خازن-های متغییر (دیودهای واراکتور) صورت می گیرد. با اتصال مجموعه ای از واراکتورها به استاب های فیلتر که به صورت آنتی سری بهم وصل شده اند، و اعمال ولتاژ معکوس به آنها می توان فرکانس مرکزی فیلتر را در باند مورد نظر تنظیم کرد. در این طراحی، سعی شده است که توان تحویلی به بار، بهره و بازدهی در کل محدوده فرکانسی حداکثر مقدار را داشته باشد. بدین منظور از شبکه های تطبیق ثابت کم تلف در ورودی و خروجی تقویت کننده توان استفاده شده است، همچنین ترانزیستور CGH40010F از شرکت CREE که با استفاده از تکنولوژی گالیم نیتراید (GaN) ساخته شده است، به عنوان المان فعال (سوئیچ) انتخاب شده است. جهت شبیه سازی مدار پیشنهادی با فیلتر قابل تنظیم، از نرم افزار طراحی سیستم های پیشرفته (ADS) استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تقویت کننده توان قابل تنظیم پیشنهادی می تواند در محدوده فرکانسی 1تا 55/2 گیگاهرتز، مقدار توان خروجی dBm 5/41 - 40 را به آنتن (بار50 اهم) تحویل دهد. همچنین در این شبیه سازی بهره dB 5/12 - 10، بازده توان افزوده 73 - 4/52 درصد و بازده درین 2/81 - 2/57 درصد در کل پهنای باند به دست آمده است.
