低通濾波器的設(shè)計(jì)

低通濾波器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、了解濾波器設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。2、掌握濾波器設(shè)計(jì)軟件FilterSolutions使用方法。3、掌握無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)及測(cè)試方法。二、設(shè)計(jì)要求1、采用FilterSolutions設(shè)計(jì)低通濾波器2、低通濾波器的參數(shù)如下：(1)通帶截止頻率fc=20MHz(2)阻帶截止頻率fs=22MHz(3)通帶最大衰減L1=-1.01db(4)阻帶最小衰減L2=-60db三、設(shè)計(jì)工具Filtersolutions2011四、設(shè)計(jì)原理1、橢圓濾波器(日l(shuí)ipticfilter)：這是在通帶和阻帶等波紋的一種濾波器。橢圓濾波器相比其他類型的濾波器，在階數(shù)相同的條件下有著最小的通帶和阻帶波動(dòng)。它在通帶和阻帶的波動(dòng)相同，這一點(diǎn)區(qū)別于在通帶和阻帶都平坦的巴特沃斯濾波器，以及通帶平坦、阻帶等波紋或是阻帶平坦、通帶等波紋的切比雪夫?yàn)V波器。(1)首先看看巴特沃斯濾波器的頻響特性:巴林沃思漉效器不同叼就的匕穎

可以看出巴特沃斯的通帶和阻帶都十分平緩。(2)接下來(lái)是切比雪夫?yàn)V波器頻響曲線：切比雪夫法總器不同價(jià)的的區(qū)莪or07or07口6U.4UJ0201□002OjID.60811.2M1.5182看得出來(lái)，切比雪夫是阻帶平穩(wěn)，通帶等波紋。(3)接下來(lái)是橢圓濾波器：闔型潴渡器不同防熱史比較|I』■?一」」L」八上」0050406001「14161fl72、橢圓函數(shù)濾波器特點(diǎn)：三種濾波器中，橢圓濾波器的過(guò)渡帶最窄，但通帶和阻帶都是等波紋的，也就是說(shuō)過(guò)渡帶的特性是由犧牲阻帶和通帶的穩(wěn)定性換來(lái)的。而對(duì)于相同的性能要求，它所需要的階數(shù)最低。對(duì)于模擬橢圓濾波器，振幅平方函數(shù)為：

1從"Qr二=熹urn式中RN(W,L)為雅可比橢圓函數(shù)；L是一個(gè)表示波紋性質(zhì)的參量。其特性曲線如下圖所示?！鰂t?[41)國(guó)1N=§時(shí)#*RL)的價(jià)悝曲推可以看出，在歸一化通帶內(nèi)，雅可比橢圓函數(shù)在(0,1)之間振蕩，而超過(guò)Q之后，R在(La2,吟之間振蕩，這一特點(diǎn)使得濾波器同時(shí)在通帶和阻帶具有任意衰減量。下圖是典型的N為奇數(shù)的橢圓濾波器的幅度特性：由于模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法非常成熟，許多典型系統(tǒng)有成熟的公式、圖表可以查閱，便于設(shè)計(jì)。五、設(shè)計(jì)步驟1、確定濾波器類型：通過(guò)設(shè)計(jì)原理我們可以知道，橢圓函數(shù)擁有最小的過(guò)渡帶，同時(shí)可以用最小的階數(shù)實(shí)現(xiàn)各類指標(biāo)要求。由涉及內(nèi)容我們知道，要求設(shè)計(jì)的濾波器過(guò)渡帶很小，所以我們初步選擇橢圓函數(shù)濾波器。2、確定濾波器的各種參數(shù)和控制條件：(1)階數(shù)的確定：我們考慮到過(guò)渡帶很窄，所以將階數(shù)調(diào)整到10,發(fā)現(xiàn)可以完成并且有阻帶余量。考慮到電路的可實(shí)現(xiàn)性，我們又把階數(shù)調(diào)整到8,發(fā)現(xiàn)阻帶衰減達(dá)不到60db,最后我們把階數(shù)調(diào)整到9,發(fā)現(xiàn)剛好滿足要求。也就是說(shuō)，能滿足要求的最低階數(shù)是9。(2)具體操作：

通帶頻率設(shè)為20M同時(shí)通帶波紋設(shè)置為1.01db,也就是說(shuō)波動(dòng)在1.01db以內(nèi)。阻帶截止頻率設(shè)置為22MHz我們把阻帶波紋設(shè)置為48%因?yàn)樽鑾Рy變小的同時(shí)，通帶波紋會(huì)變大，而我們更重視的是通帶，所以把阻帶放在次要位置。最后設(shè)置阻帶衰減為60dbo參數(shù)FgT內(nèi)lButbeiworitiLegendre'OhetojiihevlOChflb^lwvIIHourglass"EkpbcCusbowii，CasMatched廣F*efAlM)utc$S*i0,dtef/SL&sdPm$BandArran101PassBandA中pk[dB\|30MP,薯SaneFrpqSwBaAd

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