滤波器设计 (2)ppt课件

1、1滤波器设计贾宝富贾宝富2滤波器根本概念3滤波器概念简介滤波器概念简介滤波器是通讯工程中常用的重要器件，它对信号具有频率选择性，滤波器是通讯工程中常用的重要器件，它对信号具有频率选择性，在通讯系统中经过或阻断、分开或合成某些频率的信号。在通讯系统中经过或阻断、分开或合成某些频率的信号。4滤波器主要类型滤波器主要类型-1 通常采用任务衰减来描画滤波器的幅值特性: (dB) 式中，和分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。 根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。LinAPPLlg10低通低通高通高通带通带通带阻带阻5滤波器主要类型滤波器主要类型-2n 功率转移

2、函数n 适用中，最广泛运用的逼近函数有三种，相应的滤波器称为：最平坦型Butterworth、等波纹型(Chebyshev)和椭圆函数型。 221lg1011lg10PLA6滤波器主要技术目的滤波器主要技术目的另外，还有一些技术目的，如, 回波损耗驻波系数，带内动摇；群延迟；矩形系数等。对大功率滤波器还有功率容量。对可调滤波器还有可调范围等7根本的概念阐明根本的概念阐明 插入损耗：定义为传输电平除以入射电压取对数再乘以20，以dB表示。是我们无失真传输的关键之一。incidentdtransmitteVVlog20插入损耗 关于经过无源线性器件无失真的传输有两个关键问题。首先，器件的幅度呼应不

3、许在运用的带宽内为固定值。这意味着在带段内的一切信号的衰减是恒等的。其次，器件的相位呼应在同样的带宽内必需是线性的。如以下图所示。8无失真传输的关键图无失真传输的关键无失真传输的关键 9根本的概念阐明根本的概念阐明带外抑制：用来表征滤波器抑制带外一切信号的性能。它正比于带外抑制：用来表征滤波器抑制带外一切信号的性能。它正比于系统的信噪比以及误码率系统的信噪比以及误码率BER。插入相位：经过一个无源线性器件无失真传输的第二个关键是器插入相位：经过一个无源线性器件无失真传输的第二个关键是器件在所用带宽内的相位频响必需是线性的。由滤波器引起的任何件在所用带宽内的相位频响必需是线性的。由滤波器引起的任

4、何非线性相位频响将引起信号失真。插入相位是在指定的频率上，非线性相位频响将引起信号失真。插入相位是在指定的频率上，经过器件的相对相位移。它与频率有关，是电长度的函数。经过器件的相对相位移。它与频率有关，是电长度的函数。表示器件相频特性非线性的第二种方法是群延迟。而相位斜率技表示器件相频特性非线性的第二种方法是群延迟。而相位斜率技术是一种简单而准确的丈量群延迟的方法。它是一种静态或延续术是一种简单而准确的丈量群延迟的方法。它是一种静态或延续波技术。经过丈量两个相近间隔频率孔径之间的相位差，然波技术。经过丈量两个相近间隔频率孔径之间的相位差，然后计算这些点之间的斜率如以下图所示。后计算这些点之间的

5、斜率如以下图所示。10插入相位：相位斜率技术相位斜率技术1122f1f2ftDelayGroupg0360111传统滤波器的设计方法传统滤波器的设计方法传统的滤波器设计，采用网络综合的方法。所谓传统的滤波器设计，采用网络综合的方法。所谓网络综合，在微波工程适用上指的是预先规定元网络综合，在微波工程适用上指的是预先规定元器件特性而用网络去实现的一个过程。它大致包器件特性而用网络去实现的一个过程。它大致包括三个步骤：括三个步骤：提出目的，即理想呼应；提出目的，即理想呼应；选用能够的函数去逼近理想呼应；选用能够的函数去逼近理想呼应；设法实现具有逼近函数特性的网络。设法实现具有逼近函数特性的网络。由于

6、采用的逼近函数不同，普通有由于采用的逼近函数不同，普通有Butterworth综合、综合、Chebyshev综合、椭圆函数综合等滤波综合、椭圆函数综合等滤波器设计方法。器设计方法。12Butterworth滤波器综合滤波器综合该呼应有最大平滑特性，所以该呼应有最大平滑特性，所以Butterworth呼应呼应也称为最大平坦呼应。也称为最大平坦呼应。13Chebyshev 滤波器综合滤波器综合其中，其中，称为称为Chebyshev 多项式。多项式。14可以用优化替代综合吗？可以用优化替代综合吗？优化虽然可以在一定程度上简化滤波器的设计，优化虽然可以在一定程度上简化滤波器的设计，但是运用优化遭到很大

7、限制。但是运用优化遭到很大限制。普通只需在拓扑构造确定以后才干优化。普通只需在拓扑构造确定以后才干优化。优化目的函数确实定有一定困难。优化目的函数确实定有一定困难。受计算才干的限制，三维仿真软件的优化只能在受计算才干的限制，三维仿真软件的优化只能在构造比较简单，变量不多时运用。构造比较简单，变量不多时运用。目前通常的设计方法是综合目前通常的设计方法是综合+优化。优化。用网络综合法确定滤波器的拓扑构造。用网络综合法确定滤波器的拓扑构造。运用电路计算软件进展优化。运用电路计算软件进展优化。15利用利用Ansoft Designer设计简单构造的滤波器设计简单构造的滤波器中心频率中心频率10GHz;带宽带宽400MHz;带内最大插损带内最大插损1dB;选用微带边缘耦合构造；选用微带边缘耦合构造；介质基板：介质基板：MS-RT duroid 5880Er=2.2; 20mil; 0.5 oz Copper(0.675mil)16翻开翻开Ansoft Designer的滤波器设计工具包的滤波器设计工具包Filter Design Wiz