LC滤波器设计

1、目录目录一、主要类型滤波器介绍一、主要类型滤波器介绍1.1巴特沃斯型滤波器巴特沃斯型滤波器 1.2切比雪夫型滤波器切比雪夫型滤波器1.3椭圆函数型滤波器椭圆函数型滤波器二、巴特沃斯型滤波器二、巴特沃斯型滤波器2.1巴特沃斯低通原型滤波器传递函数巴特沃斯低通原型滤波器传递函数2.2由低通转高通频率变换由低通转高通频率变换2.3由低通转带通频率变换由低通转带通频率变换三、滤波器设计三、滤波器设计3.1巴特沃斯低通滤波器设计步骤巴特沃斯低通滤波器设计步骤3.2巴特沃斯高通滤波器设计步骤巴特沃斯高通滤波器设计步骤3.3巴特沃斯带通滤波器设计巴特沃斯带通滤波器设计四、电容耦合谐振器式带通滤波器的设计四、

2、电容耦合谐振器式带通滤波器的设计五、小结五、小结1.1巴特沃斯型滤波器巴特沃斯型滤波器巴特沃斯型滤波器（Butter-worth filter）最先由英国工程师Stephen Butterworth提出。在现代滤波器设计方法中，巴特沃斯滤波器是最为有名的滤波器。它设计简单，性能没有明显缺点，因而得到广泛应用。而且其对构成滤波器的元件的Q值要求较低，易于制作和达到设计性能。巴特沃斯滤波器的显著特点是通频带的频率响应曲线最平滑。1.2切比雪夫型滤波器切比雪夫型滤波器切比雪夫型滤波器（Chebyshev filter）也称为等起伏滤波器等纹波滤波器，这一称呼来源于这种滤波器的通带内衰减特性具有等纹波

3、起伏这一显著特点。由于允许通带内有起伏，因而其截止特性变陡峭了，同时其群时延特性也变差了。1.3椭圆函数型滤波器椭圆函数型滤波器相比切比雪夫型滤波器，椭圆函数型滤波器的特性曲线在通带内和阻带内都有起伏，因此椭圆函数型滤波器具有最好的截止特性。但是，它对元件值的要求特别严格，不经过调整很难实现所要设计的滤波器特性的。一、主要类型滤波器介绍一、主要类型滤波器介绍二、巴特沃斯型滤波器二、巴特沃斯型滤波器 2101( )10log 1() nAL1：滤波器的截止频率n : 滤波器的阶数: 变量，需要衰减的频率()10101ArLArL常选3dB，对应1即为3dB通带带宽，2.1巴特沃斯低通原型滤波器传

4、递函数巴特沃斯低通原型滤波器传递函数2.2由低通转高通频率变换由低通转高通频率变换11211 0()1 0 lo g1()nAL111LLC 111CLCL111LC2.3由低通转带通频率变换由低通转带通频率变换01001SSLLLBWC 1SLLBW1PPCCL120PBWCC11PLC BW1000BW 200100( )10log 1() nALBW201SBWCL 三、滤波器设计三、滤波器设计3.1巴特沃斯低通滤波器设计步骤巴特沃斯低通滤波器设计步骤根据抑制度选择阶数截止频率变换基于实际截止频率进行元件值变换阻抗变换基于实际阻抗进行元件值变换例3.1：设计一个特征阻抗50ohm，截止频

5、率100MHz，在200MHz处抑制度30dB的巴特沃斯低通滤波器.n=5M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=6.283E+83. 4. K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗5. ()()OLDNEWLLM()()OLDNEWCCM()()*NEWOLDLLK()()OLDNEWCCK例例3.13.1最终器件值及最终器件值及ADSADS仿真结果仿真结果3.2巴特沃斯高通滤波器设计步骤巴特沃斯高通滤波器设计步骤1、低通传递函数变换成高通传递函数2、根据抑制度选择阶数3、根据归一化低通滤波器交换电容与电感位置4、求所有元件值的倒数5、截止频率变换6、基于实际截止频率进行元

6、件值变换7、阻抗变换8、基于实际阻抗进行元件值变换例3.2：设计一阻抗50ohm，截止频率200MHz，在100MHz处抑制度30dB的高通滤波器。3.3巴特沃斯带通滤波器设计巴特沃斯带通滤波器设计1、低通传递函数变换成带通传递函数2、根据抑制度选择阶数3、求出变换后电感及电容值4、阻抗变换5、基于实际阻抗进行元件值变换例3.3：设计一中心频率为300MHz，3dB带宽为20MHz，100MHz抑制度30dB，阻抗50ohm的带通滤波器例例3.13.1最终器件值及最终器件值及ADSADS仿真结果仿真结果四、电容耦合谐振器式带通滤波器的设计四、电容耦合谐振器式带通滤波器的设计谐振器耦合式滤波器适

7、合于用来设计窄带滤波器（即Q值高的滤波器）。图4.1 是这种形式的滤波器结构示意。N阶谐振器耦合式BPF由N个谐振器和N-1个耦合元件K构成。1、根据归一化LPF求出g1,g2,gn2、计算归一化耦合系数k12,k23,k34,kn-1,n 1,11*nnnnkgg3、根据归一化耦合系数求出K12,K23,K34,Kn-1,n 1,1,0*nnnnfkKf4、适当选定谐振器的电感值5、计算端口的特征阻抗 20112*pifL gZf2022*npifL gZf6、计算谐振器的谐振电容值220011*(2*) *resonatorresonatorresonatorCLpifL7、计算耦合电容器

8、的值 1,1,*nnnnresonatorCKC8、从谐振电容值中减去耦合电容值9、将端口阻抗变换到实际设计阻抗电容耦合谐振器式带通滤波器的设计步骤电容耦合谐振器式带通滤波器的设计步骤例4.1 设计一线性中心频率300MHz，带宽20MHz，阻抗50ohm，3阶巴特沃斯型带通滤波器。直接变换 滤波器特征阻抗参数值ADS仿真结果阻抗匹配法参数值ADS仿真结果先进行特征阻抗变换，再采取阻抗匹配法参数值ADS仿真结果参数值ADS仿真结果先进行特征阻抗变换，再采取阻抗匹配法后实际器件模型仿真结果我们实际电路中两种滤波器的拓扑结构我们实际电路中两种滤波器的拓扑结构怎么这上面就没有这两种拓扑结构呢？这两种低通滤波器拓扑结构，你又会选择哪种呢？这两种低通滤波器拓扑结构，你又会选择哪种呢？第一种第二种五、小结五、小结 本文主要以工程设计为主介绍一些理论知识，实际设计时请尽量先使用ADS仿真预先调出大概参数，以及某些器件变更给指标带来的一个趋势性变化。1、低通滤波器