低通滤波器的设计

低通滤波器的设计一、设计目的1、了解滤波器设计理论基础。2、掌握滤波器设计软件FilterSolutions使用方法。3、掌握无源滤波器设计及测试方法。二、设计要求1、采用FilterSolutions设计低通滤波器2、低通滤波器的参数如下：(1)通带截止频率fc=20MHz(2)阻带截止频率fs=22MHz(3)通带最大衰减L1=-1.01db(4)阻带最小衰减L2=-60db三、设计工具Filtersolutions2011四、设计原理1、椭圆滤波器(日lipticfilter)：这是在通带和阻带等波纹的一种滤波器。椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动。它在通带和阻带的波动相同，这一点区别于在通带和阻带都平坦的巴特沃斯滤波器，以及通带平坦、阻带等波纹或是阻带平坦、通带等波纹的切比雪夫滤波器。(1)首先看看巴特沃斯滤波器的频响特性:巴林沃思漉效器不同叼就的匕颖

可以看出巴特沃斯的通带和阻带都十分平缓。(2)接下来是切比雪夫滤波器频响曲线：切比雪夫法总器不同价的的区莪or07or07口6U.4UJ0201□002OjID.60811.2M1.5182看得出来，切比雪夫是阻带平稳，通带等波纹。(3)接下来是椭圆滤波器：阖型潴渡器不同防热史比较|I』■•一」」L」八上」0050406001「14161fl72、椭圆函数滤波器特点：三种滤波器中，椭圆滤波器的过渡带最窄，但通带和阻带都是等波纹的，也就是说过渡带的特性是由牺牲阻带和通带的稳定性换来的。而对于相同的性能要求，它所需要的阶数最低。对于模拟椭圆滤波器，振幅平方函数为：

1从"Qr二=熹urn式中RN(W,L)为雅可比椭圆函数；L是一个表示波纹性质的参量。其特性曲线如下图所示。■ft?[41)国1N=§时#*RL)的价悝曲推可以看出，在归一化通带内，雅可比椭圆函数在(0,1)之间振荡，而超过Q之后，R在(La2,吟之间振荡，这一特点使得滤波器同时在通带和阻带具有任意衰减量。下图是典型的N为奇数的椭圆滤波器的幅度特性：由于模拟滤波器的设计方法非常成熟，许多典型系统有成熟的公式、图表可以查阅，便于设计。五、设计步骤1、确定滤波器类型：通过设计原理我们可以知道，椭圆函数拥有最小的过渡带，同时可以用最小的阶数实现各类指标要求。由涉及内容我们知道，要求设计的滤波器过渡带很小，所以我们初步选择椭圆函数滤波器。2、确定滤波器的各种参数和控制条件：(1)阶数的确定：我们考虑到过渡带很窄，所以将阶数调整到10,发现可以完成并且有阻带余量。考虑到电路的可实现性，我们又把阶数调整到8,发现阻带衰减达不到60db,最后我们把阶数调整到9,发现刚好满足要求。也就是说，能满足要求的最低阶数是9。(2)具体操作：

通带频率设为20M同时通带波纹设置为1.01db,也就是说波动在1.01db以内。阻带截止频率设置为22MHz我们把阻带波纹设置为48%因为阻带波纹变小的同时，通带波纹会变大，而我们更重视的是通带，所以把阻带放在次要位置。最后设置阻带衰减为60dbo参数FgT内lButbeiworitiLegendre'OhetojiihevlOChflb^lwvIIHourglass"EkpbcCusbowii，CasMatched广F*efAlM)utc$S*i0,dtef/SL&sdPm$BandArran101PassBandA中pk[dB\|30MP,薯SaneFrpqSwBaAd

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