第五章 滤波器设计

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1、第五章滤波器设计射频微波电路设计微波滤波器微波滤波器是一种用来分离不同频率信号的元件。主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，而只让需要的信号通过。在设计模拟电路时，需要对高频信号在特定频率或频段内的频率分量做加重或衰减处理，必需研究如何实现模拟信号的滤波。微波电路设计微波滤波器微波电路设计滤波器的种类1滤波器的参数2低通原型滤波器3滤波器的种类低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波电路设计分类说明按功能分：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器；按使用元件分：集总参数滤波器、分布参数滤波器、无源滤波器、有源滤波器、晶体滤波器、声表面波滤波器微波电路设计滤波器的参数微波

2、电路设计1.通带插入损耗：滤波器的固有功率损耗2.波纹：通带内信号响应的平坦度可以用响应幅度的最大值与最小值之差来衡量，称其为波纹系数。单位是dB。3.带宽：带通滤波器的带宽定义为通带内对应于3dB衰减量的上变频和下变频的频率差滤波器的参数微波电路设计4.矩形系数：矩形系数是60dB带宽与3dB带宽的比值，它描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度5.带阻抑制：理想情况滤波器阻带衰减量应为无穷大，实际只能得到与滤波器元件数目相关的有限衰减量。为了使阻带抑制与矩形系数建立联系，通常以60dB作为阻带抑制的设计值。滤波器的参数微波电路设计6.插入相移和时延频率特性：插入相移是指信号通过滤

3、波器所引入的相位滞后。相位滞后相当于信号经过滤波器所产生的时间延迟，插入相移与角频率的比称为相位时延。带通滤波器的典型衰减曲线微波电路设计α/dB阻带衰减通带波纹BW60dBBW3dB3dB60dB插入损耗1Ω低通原型滤波器gk:归一化阻抗（串联），或归一化导纳（并联）。巴特沃斯低通滤波器巴特沃斯低通滤波器——最大平滑滤波器通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏。阻频带则逐渐下降为零。一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6dB，二阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频12dB、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18dB。无论滤波器是多少阶，其振幅对角频率曲线都保持同样的形状，滤波器阶数越高，在

4、阻频带振幅衰减速度越快。微波电路设计巴特沃斯滤波器的特性n阶巴特沃斯低通滤波器的幅频特性微波电路设计归一化阶数LAS：阻带衰减量Ωs：阻带归一化频率巴特沃斯滤波器的设计微波电路设计步骤一：确定参数电路阻抗3dB截止频率阻带频率阻带衰减量LAS步骤二：计算原件级数步骤三：计算原型元件值n取最接近的整数（大于计算值）巴特沃斯滤波器的设计微波电路设计步骤四：选择电路原型，计算参数值1.串L并C2.并C串L例5.1微波电路设计设计一个巴特沃斯型LC低通滤波器（Z0=50Ω），要求3dB截止频率为500MHz，在800MHz处衰减量大于20dB。给出低通滤波器的电路结构和元件参数值。解：首先确定基本参

5、数特性阻抗：Z0=50Ω，3dB截止频率：fc=500MHz，阻带频率：fx=800MHz，阻带衰减量：LAS=20dB。则元件级数取大于4.889的最小整数，所以取n=5。例5.1微波电路设计计算原型元件值得到g1=0.6180，g2=1.6180，g3=2.0000，g4=1.6180，g5=0.6180选取串L并C型低通滤波器原型，电路结构如下图所示：例5.1微波电路设计利用公式得到例5.2微波电路设计设计一个巴特沃斯型LC低通滤波器（Z0=50Ω），要求3dB截止频率为1GHz，在1.8GHz处衰减量大于30dB。给出低通滤波器的电路结构和元件参数值。解：首先确定基本参数特性阻抗：Z

6、0=50Ω，3dB截止频率：fc=1GHz，阻带频率：fx=1.8GHz，阻带衰减量：LAS=30dB。则元件级数取大于5.8757的最小整数，所以取n=6。例5.2微波电路设计得到g1=0.5176，g2=1.4142，g3=1.9318，g4=1.9318，g5=1.4142，g6=0.5176选取串L并C型低通滤波器原型，电路结构如下图所示：计算原型元件值例5.2微波电路设计利用公式得到