LC濾波器設(shè)計(jì)

1、目錄目錄一、主要類型濾波器介紹一、主要類型濾波器介紹1.1巴特沃斯型濾波器巴特沃斯型濾波器 1.2切比雪夫型濾波器切比雪夫型濾波器1.3橢圓函數(shù)型濾波器橢圓函數(shù)型濾波器二、巴特沃斯型濾波器二、巴特沃斯型濾波器2.1巴特沃斯低通原型濾波器傳遞函數(shù)巴特沃斯低通原型濾波器傳遞函數(shù)2.2由低通轉(zhuǎn)高通頻率變換由低通轉(zhuǎn)高通頻率變換2.3由低通轉(zhuǎn)帶通頻率變換由低通轉(zhuǎn)帶通頻率變換三、濾波器設(shè)計(jì)三、濾波器設(shè)計(jì)3.1巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)步驟巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)步驟3.2巴特沃斯高通濾波器設(shè)計(jì)步驟巴特沃斯高通濾波器設(shè)計(jì)步驟3.3巴特沃斯帶通濾波器設(shè)計(jì)巴特沃斯帶通濾波器設(shè)計(jì)四、電容耦合諧振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)四、

2、電容耦合諧振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)五、小結(jié)五、小結(jié)1.1巴特沃斯型濾波器巴特沃斯型濾波器巴特沃斯型濾波器（Butter-worth filter）最先由英國工程師Stephen Butterworth提出。在現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)方法中，巴特沃斯濾波器是最為有名的濾波器。它設(shè)計(jì)簡單，性能沒有明顯缺點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。而且其對(duì)構(gòu)成濾波器的元件的Q值要求較低，易于制作和達(dá)到設(shè)計(jì)性能。巴特沃斯濾波器的顯著特點(diǎn)是通頻帶的頻率響應(yīng)曲線最平滑。1.2切比雪夫型濾波器切比雪夫型濾波器切比雪夫型濾波器（Chebyshev filter）也稱為等起伏濾波器等紋波濾波器，這一稱呼來源于這種濾波器的通帶內(nèi)衰減特性具有等紋波

3、起伏這一顯著特點(diǎn)。由于允許通帶內(nèi)有起伏，因而其截止特性變陡峭了，同時(shí)其群時(shí)延特性也變差了。1.3橢圓函數(shù)型濾波器橢圓函數(shù)型濾波器相比切比雪夫型濾波器，橢圓函數(shù)型濾波器的特性曲線在通帶內(nèi)和阻帶內(nèi)都有起伏，因此橢圓函數(shù)型濾波器具有最好的截止特性。但是，它對(duì)元件值的要求特別嚴(yán)格，不經(jīng)過調(diào)整很難實(shí)現(xiàn)所要設(shè)計(jì)的濾波器特性的。一、主要類型濾波器介紹一、主要類型濾波器介紹二、巴特沃斯型濾波器二、巴特沃斯型濾波器 2101( )10log 1() nAL1：濾波器的截止頻率n : 濾波器的階數(shù): 變量，需要衰減的頻率()10101ArLArL常選3dB，對(duì)應(yīng)1即為3dB通帶帶寬，2.1巴特沃斯低通原型濾波器傳

4、遞函數(shù)巴特沃斯低通原型濾波器傳遞函數(shù)2.2由低通轉(zhuǎn)高通頻率變換由低通轉(zhuǎn)高通頻率變換11211 0()1 0 lo g1()nAL111LLC 111CLCL111LC2.3由低通轉(zhuǎn)帶通頻率變換由低通轉(zhuǎn)帶通頻率變換01001SSLLLBWC 1SLLBW1PPCCL120PBWCC11PLC BW1000BW 200100( )10log 1() nALBW201SBWCL 三、濾波器設(shè)計(jì)三、濾波器設(shè)計(jì)3.1巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)步驟巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)步驟1. 根據(jù)抑制度選擇階數(shù)2. 截止頻率變換3. 基于實(shí)際截止頻率進(jìn)行元件值變換4. 阻抗變換5. 基于實(shí)際阻抗進(jìn)行元件值變換例3.1：設(shè)計(jì)

5、一個(gè)特征阻抗50ohm，截止頻率100MHz，在200MHz處抑制度30dB的巴特沃斯低通濾波器.1. n=52. M=待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率/基準(zhǔn)濾波器的截止頻率=6.283E+83. 4. K=待設(shè)計(jì)濾波器的特征阻抗/基準(zhǔn)濾波器的特征阻抗5. ()()OLDNEWLLM()()OLDNEWCCM()()*NEWOLDLLK()()OLDNEWCCK例例3.13.1最終器件值及最終器件值及ADSADS仿真結(jié)果仿真結(jié)果3.2巴特沃斯高通濾波器設(shè)計(jì)步驟巴特沃斯高通濾波器設(shè)計(jì)步驟1、低通傳遞函數(shù)變換成高通傳遞函數(shù)2、根據(jù)抑制度選擇階數(shù)3、根據(jù)歸一化低通濾波器交換電容與電感位置4、求所有元件值的倒數(shù)

6、5、截止頻率變換6、基于實(shí)際截止頻率進(jìn)行元件值變換7、阻抗變換8、基于實(shí)際阻抗進(jìn)行元件值變換例3.2：設(shè)計(jì)一阻抗50ohm，截止頻率200MHz，在100MHz處抑制度30dB的高通濾波器。3.3巴特沃斯帶通濾波器設(shè)計(jì)巴特沃斯帶通濾波器設(shè)計(jì)1、低通傳遞函數(shù)變換成帶通傳遞函數(shù)2、根據(jù)抑制度選擇階數(shù)3、求出變換后電感及電容值4、阻抗變換5、基于實(shí)際阻抗進(jìn)行元件值變換例3.3：設(shè)計(jì)一中心頻率為300MHz，3dB帶寬為20MHz，100MHz抑制度30dB，阻抗50ohm的帶通濾波器例例3.13.1最終器件值及最終器件值及ADSADS仿真結(jié)果仿真結(jié)果四、電容耦合諧振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)四、電容耦合諧

7、振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)諧振器耦合式濾波器適合于用來設(shè)計(jì)窄帶濾波器（即Q值高的濾波器）。圖4.1 是這種形式的濾波器結(jié)構(gòu)示意。N階諧振器耦合式BPF由N個(gè)諧振器和N-1個(gè)耦合元件K構(gòu)成。1、根據(jù)歸一化LPF求出g1,g2,gn2、計(jì)算歸一化耦合系數(shù)k12,k23,k34,kn-1,n 1,11*nnnnkgg3、根據(jù)歸一化耦合系數(shù)求出K12,K23,K34,Kn-1,n 1,1,0*nnnnfkKf4、適當(dāng)選定諧振器的電感值5、計(jì)算端口的特征阻抗 20112*pifL gZf2022*npifL gZf6、計(jì)算諧振器的諧振電容值220011*(2*) *resonatorresonatorres

8、onatorCLpifL7、計(jì)算耦合電容器的值 1,1,*nnnnresonatorCKC8、從諧振電容值中減去耦合電容值9、將端口阻抗變換到實(shí)際設(shè)計(jì)阻抗電容耦合諧振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟電容耦合諧振器式帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟例4.1 設(shè)計(jì)一線性中心頻率300MHz，帶寬20MHz，阻抗50ohm，3階巴特沃斯型帶通濾波器。直接變換 濾波器特征阻抗參數(shù)值A(chǔ)DS仿真結(jié)果阻抗匹配法參數(shù)值A(chǔ)DS仿真結(jié)果先進(jìn)行特征阻抗變換，再采取阻抗匹配法參數(shù)值A(chǔ)DS仿真結(jié)果參數(shù)值A(chǔ)DS仿真結(jié)果先進(jìn)行特征阻抗變換，再采取阻抗匹配法后實(shí)際器件模型仿真結(jié)果我們實(shí)際電路中兩種濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們實(shí)際電路中兩種濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)怎么這上面就沒有這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呢？這兩種低通濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，你又會(huì)選擇哪種呢？這兩種低通濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，你又會(huì)選擇哪種呢？第一種第二種五、小結(jié)五、小結(jié) 本文主要以工程設(shè)計(jì)為主介紹一些理論知識(shí)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)請(qǐng)盡量先使用ADS仿真預(yù)先調(diào)出大概參數(shù)，以及某些器件變更給指標(biāo)帶來的一個(gè)趨勢性變化。1、低通濾波