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1、实验一：滤波器(Filter)一、实验目的：1.了解基木［低通］及［带通］滤波器Z设计方法。2.利用实验模组实际测量以了解［滤波器］的特性。二、实验设备:项次设备名称数量备注1MOTECHRF2000测量仪1套2［低通滤波器］模组1组RF2KM6-1A,(mod-6A)3［带通滤波器］模组1组RF2KM6-1A,(mod-6B)4示波器1台550QBNC连接线2条CA-1、CA-261MQBNC连接线2条CA・3、CA-4三、实验理论分析：(一)滤波器的种类以信号被滤掉的频率范围來区分，可分为［低通］(Lowpass)>［高通］(Highpass)、［带通］(Bandpass
2、)及［带阻］(Bandstop)四种。若以滤波器的频率响应來分，则常见的有［巴特渥兹型］(Butter-worth).［切比雪夫I型］(TchebeshevType-I)［切比雪夫II型］(TchebeshevType-II)及［椭圆型［(Elliptic)等，若按使用元件来分，则可分为［有源型］及［无源型］两类。其中［无源型］乂可分为［L・C型］(L・CLumped)及［传输线型］(Transmissionline)。而［传输线型］以其结构不同又可分为［平行耦合型KParallelCoupled)>
3、交叉指型］(Interdigital)、［梳型］(Comb-line)及［
4、发针型］(HairpinJine)等奮不同结构。本实验以较常用的［巴特渥兹型］(Butter-worth)J切比雪夫I型］(TchebeshevType-I)为例，说明其设计方法。首先了解［Butterworth］及［TchebeshevType-I］低通滤波器的响应图。(a)[Butterowrth]B[p(N=ifco>0B(Ng)=10・log[lB/p(Ng)l](b)[TchebyshevType]TLp(rp,N,e)=1+陶(劲TgNg)=101og[l⑺⑷,Ng)I]其中rp(dB)是[通带纹波](passbandripple),S2=10，/?/I°—1N为
5、元件级数数(orderofelementforlowpassprototype)3为截通比(stopband-to-passbandratio),3二fc/fx(forlowpass)=BWp/BWx(forbandpass)其中fc是・3dB截止频率(3dBcutofffrequency)fx是截止频率(stopbandfrequency)BWp是通带频宽(passbandbandwidth)BWx是截止频宽(stopbandbandwidth)几(3)为[柴比雪夫]多项式(Tchebysheypolynomals)cosN•coscoshcosh1-1(6T-69)]if
6、0其中a=cosh—cosh1]_NJ£2=10^/10_1图6-l(a)(b)UP是［三级巴特渥兹型］B(3,3)与三种不同纹波和级数的［切比雪夫型］的截通比响应的比较图。理论上，在通带内［巴特渥兹型］是无衰减的(Maximunflat),1讥切比雪夫型］较同级数的［巴特渥兹型］有较大的衰减量。实际应用上，除非在通带内要求必须是平坦响应(flatresponse)夕卜，大多允许通带少量的衰减而采用［切比雪夫型］以获得较大的截通效应或减少元件级数。0」10.1G1图6・1(a)［巴特渥兹型］与［切比雪夫型］通带响应比较图图6・1(b)
7、:巴特渥兹型］与［切比雪夫型］截通带响应比较图其屮B(3,3)是指［三级巴特渥兹型］的衰减响应T(0.25,3,3)是指纹波为0.25dB的［三级切比雪夫型］的衰减响应T(0.5,5,3)是指纹波为0.5dB的［五级切比雪夫型］的衰减响应T(1,7,3)是指纹波为ldB的［七级切比雪夫型］的衰减响应(二)［低通滤波器］设计方法：(A)［巴特渥兹型［(ButterworthLowpassFilter)步骤一：决定规格。电路阻抗(Impedance)：ZO(ohm)截止频率(CutoffFrequency)：fc(Hz)截通频率(StopbandFrequency)：fc(Hz)
8、通带衰减量阻带衰减量步骤二：计算元件级数(Orderofelements,N).N>0.5-log-10Ar/10_1-]0勿/10_]log7/fcN取最接近的整数步骤三：计算原型元件值(PrototypeElementValues»gK)°gK=2・sin(2K—g2NK=1,2,・.・・,N步骤四：先选择［串L并C型］或［并C串L型］,再依据公式计算实际电感电容值。(a)［串L并C型］even•Zo2加c(b)［并c串L型］odd2/rfc・Zo^evengeven•Zo(B)[切比雪夫I型](T
