1、1濾波器設計賈寶富賈寶富2濾波器根本概念3濾波器概念簡介濾波器概念簡介濾波器是通訊工程中常用的重要器件，它對信號具有頻率選擇性，濾波器是通訊工程中常用的重要器件，它對信號具有頻率選擇性，在通訊系統中經過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號。在通訊系統中經過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號。4濾波器主要類型濾波器主要類型-1 通常采用任務衰減來描畫濾波器的幅值特性: (dB) 式中，和分別為輸出端接匹配負載時濾波器輸入功率和負載吸收功率。 根據衰減特性不同，濾波器通常分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。LinAPPLlg10低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻5濾波器主要類型濾波器主要類型-2n 功率轉移

2、函數n 適用中，最廣泛運用的逼近函數有三種，相應的濾波器稱為：最平坦型Butterworth、等波紋型(Chebyshev)和橢圓函數型。 221lg1011lg10PLA6濾波器主要技術目的濾波器主要技術目的另外，還有一些技術目的，如, 回波損耗駐波系數，帶內動搖；群延遲；矩形系數等。對大功率濾波器還有功率容量。對可調濾波器還有可調范圍等7根本的概念闡明根本的概念闡明 插入損耗：定義為傳輸電平除以入射電壓取對數再乘以20，以dB表示。是我們無失真傳輸的關鍵之一。incidentdtransmitteVVlog20插入損耗 關于經過無源線性器件無失真的傳輸有兩個關鍵問題。首先，器件的幅度呼應不

3、許在運用的帶寬內為固定值。這意味著在帶段內的一切信號的衰減是恒等的。其次，器件的相位呼應在同樣的帶寬內必需是線性的。如以下圖所示。8無失真傳輸的關鍵圖無失真傳輸的關鍵無失真傳輸的關鍵 9根本的概念闡明根本的概念闡明帶外抑制：用來表征濾波器抑制帶外一切信號的性能。它正比于帶外抑制：用來表征濾波器抑制帶外一切信號的性能。它正比于系統的信噪比以及誤碼率系統的信噪比以及誤碼率BER。插入相位：經過一個無源線性器件無失真傳輸的第二個關鍵是器插入相位：經過一個無源線性器件無失真傳輸的第二個關鍵是器件在所用帶寬內的相位頻響必需是線性的。由濾波器引起的任何件在所用帶寬內的相位頻響必需是線性的。由濾波器引起的任

4、何非線性相位頻響將引起信號失真。插入相位是在指定的頻率上，非線性相位頻響將引起信號失真。插入相位是在指定的頻率上，經過器件的相對相位移。它與頻率有關，是電長度的函數。經過器件的相對相位移。它與頻率有關，是電長度的函數。表示器件相頻特性非線性的第二種方法是群延遲。而相位斜率技表示器件相頻特性非線性的第二種方法是群延遲。而相位斜率技術是一種簡單而準確的丈量群延遲的方法。它是一種靜態或延續術是一種簡單而準確的丈量群延遲的方法。它是一種靜態或延續波技術。經過丈量兩個相近間隔頻率孔徑之間的相位差，然波技術。經過丈量兩個相近間隔頻率孔徑之間的相位差，然后計算這些點之間的斜率如以下圖所示。后計算這些點之間的

5、斜率如以下圖所示。10插入相位：相位斜率技術相位斜率技術1122f1f2ftDelayGroupg0360111傳統濾波器的設計方法傳統濾波器的設計方法傳統的濾波器設計，采用網絡綜合的方法。所謂傳統的濾波器設計，采用網絡綜合的方法。所謂網絡綜合，在微波工程適用上指的是預先規定元網絡綜合，在微波工程適用上指的是預先規定元器件特性而用網絡去實現的一個過程。它大致包器件特性而用網絡去實現的一個過程。它大致包括三個步驟：括三個步驟：提出目的，即理想呼應；提出目的，即理想呼應；選用能夠的函數去逼近理想呼應；選用能夠的函數去逼近理想呼應；設法實現具有逼近函數特性的網絡。設法實現具有逼近函數特性的網絡。由于

6、采用的逼近函數不同，普通有由于采用的逼近函數不同，普通有Butterworth綜合、綜合、Chebyshev綜合、橢圓函數綜合等濾波綜合、橢圓函數綜合等濾波器設計方法。器設計方法。12Butterworth濾波器綜合濾波器綜合該呼應有最大平滑特性，所以該呼應有最大平滑特性，所以Butterworth呼應呼應也稱為最大平坦呼應。也稱為最大平坦呼應。13Chebyshev 濾波器綜合濾波器綜合其中，其中，稱為稱為Chebyshev 多項式。多項式。14可以用優化替代綜合嗎？可以用優化替代綜合嗎？優化雖然可以在一定程度上簡化濾波器的設計，優化雖然可以在一定程度上簡化濾波器的設計，但是運用優化遭到很大

7、限制。但是運用優化遭到很大限制。普通只需在拓撲構造確定以后才干優化。普通只需在拓撲構造確定以后才干優化。優化目的函數確實定有一定困難。優化目的函數確實定有一定困難。受計算才干的限制，三維仿真軟件的優化只能在受計算才干的限制，三維仿真軟件的優化只能在構造比較簡單，變量不多時運用。構造比較簡單，變量不多時運用。目前通常的設計方法是綜合目前通常的設計方法是綜合+優化。優化。用網絡綜合法確定濾波器的拓撲構造。用網絡綜合法確定濾波器的拓撲構造。運用電路計算軟件進展優化。運用電路計算軟件進展優化。15利用利用Ansoft Designer設計簡單構造的濾波器設計簡單構造的濾波器中心頻率中心頻率10GHz;帶寬帶寬400MHz;帶內最大插損帶內最大插損1dB;選用微帶邊緣耦合構造；選用微帶邊緣耦合構造；介質基板：介質基板：MS-RT duroid 5880Er=2.2; 20mil; 0.5 oz Copper(0.675mil)16翻開翻開Ansoft Designer的濾波器設計工具包的濾波器設計工具包Filter Design Wiz