基于MATLAB的C类功率放大器设计

高 磊，赵婷婷

（沈阳航空航天大学 北方科技学院，辽宁 沈阳 110136）

0 引言

高频功率放大器广泛应用于雷达、通信、导航、广播等电子设备中，是通信系统发送装置的重要组件。高频功率放大器按其工作频带划分为窄带放大器和宽带放大器。窄带放大器通常以选频电路作为输出回路，故又称为调谐放大器或谐振放大器。按工作状态的不同，功率放大器又可以分为A类、B类、C类、D类、E类…。A类放大器线性好，电路简单，但输出效率低；B类放大器比A类放大器效率略高，而C类放大器效率又高于B类；D类和E类属于开关型放大器，这类放大器效率比C类更高，但工作机理与A、B和C类不同。就A、B和C三类放大器而言，C类放大器的效率最高，但由于它是非线性电路，波形易产生失真。

C类放大器由于导通角小于90°，集电极电流失真严重，输出端需要配置滤波网络，同时为了输出最大功率，还要实现阻抗匹配。匹配网络和滤波网络连在一起，相互影响，如果设计不当会使匹配网络降低作用，输出功率大打折扣，且波形失真不能消除，这是C类功率放大器设计的最大难点之一。本文将C类放大器的输出匹配和滤波网络转换为交流等效电路，求出等效电路的整体传递函数，利用MATLAB绘制传递函数曲线。通过分析传递函数在基波上的增益和谐波上的衰减情况，确定网络结构和元件参数，从而达到设计目的。该方法原理简单，计算公式少，设计效率高且精度较高。

目前，虽然市场上有多款商业电子仿真软件在销售，为电路设计提供了便利条件，但这些软件不能解决电路的优化问题，最佳方案和元件最佳参数还要靠设计者自己解决。……