濾波器設(shè)計(jì) (2)ppt課件

1、1濾波器設(shè)計(jì)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(duì)信號(hào)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(duì)信號(hào)具有頻率選擇性，在通訊系統(tǒng)中經(jīng)過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。在通訊系統(tǒng)中經(jīng)過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。4濾波器主要類型濾波器主要類型-1 通常采用任務(wù)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(fù)載時(shí)濾波器輸入功率和負(fù)載吸收功率。 根據(jù)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(zhuǎn)移

2、函數(shù)n 適用中，最廣泛運(yùn)用的逼近函數(shù)有三種，相應(yīng)的濾波器稱為：最平坦型Butterworth、等波紋型(Chebyshev)和橢圓函數(shù)型。 221lg1011lg10PLA6濾波器主要技術(shù)目的濾波器主要技術(shù)目的另外，還有一些技術(shù)目的，如, 回波損耗駐波系數(shù)，帶內(nèi)動(dòng)搖；群延遲；矩形系數(shù)等。對(duì)大功率濾波器還有功率容量。對(duì)可調(diào)濾波器還有可調(diào)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(duì)數(shù)再乘以20，以dB表示。是我們無失真?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)鍵之一。incidentdtransmitteVVlog20插入損耗 關(guān)于經(jīng)過無源線性器件無失真的傳輸有兩個(gè)關(guān)鍵問題。首先，器件的幅度呼應(yīng)不

3、許在運(yùn)用的帶寬內(nèi)為固定值。這意味著在帶段內(nèi)的一切信號(hào)的衰減是恒等的。其次，器件的相位呼應(yīng)在同樣的帶寬內(nèi)必需是線性的。如以下圖所示。8無失真?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)鍵圖無失真?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)鍵無失真?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)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(hào)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(hào)的性能。它正比于系統(tǒng)的信噪比以及誤碼率系統(tǒng)的信噪比以及誤碼率BER。插入相位：經(jīng)過一個(gè)無源線性器件無失真?zhèn)鬏數(shù)牡诙€(gè)關(guān)鍵是器插入相位：經(jīng)過一個(gè)無源線性器件無失真?zhèn)鬏數(shù)牡诙€(gè)關(guān)鍵是器件在所用帶寬內(nèi)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(nèi)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(hào)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(hào)失真。插入相位是在指定的頻率上，經(jīng)過器件的相對(duì)相位移。它與頻率有關(guān)，是電長度的函數(shù)。經(jīng)過器件的相對(duì)相位移。它與頻率有關(guān)，是電長度的函數(shù)。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(shù)是一種簡單而準(zhǔn)確的丈量群延遲的方法。它是一種靜態(tài)或延續(xù)術(shù)是一種簡單而準(zhǔn)確的丈量群延遲的方法。它是一種靜態(tài)或延續(xù)波技術(shù)。經(jīng)過丈量兩個(gè)相近間隔頻率孔徑之間的相位差，然波技術(shù)。經(jīng)過丈量兩個(gè)相近間隔頻率孔徑之間的相位差，然后計(jì)算這些點(diǎn)之間的斜率如以下圖所示。后計(jì)算這些點(diǎn)之間的

5、斜率如以下圖所示。10插入相位：相位斜率技術(shù)相位斜率技術(shù)1122f1f2ftDelayGroupg0360111傳統(tǒng)濾波器的設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)濾波器的設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)，采用網(wǎng)絡(luò)綜合的方法。所謂傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)，采用網(wǎng)絡(luò)綜合的方法。所謂網(wǎng)絡(luò)綜合，在微波工程適用上指的是預(yù)先規(guī)定元網(wǎng)絡(luò)綜合，在微波工程適用上指的是預(yù)先規(guī)定元器件特性而用網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過程。它大致包器件特性而用網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過程。它大致包括三個(gè)步驟：括三個(gè)步驟：提出目的，即理想呼應(yīng)；提出目的，即理想呼應(yīng)；選用能夠的函數(shù)去逼近理想呼應(yīng)；選用能夠的函數(shù)去逼近理想呼應(yīng)；設(shè)法實(shí)現(xiàn)具有逼近函數(shù)特性的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)法實(shí)現(xiàn)具有逼近函數(shù)特性的網(wǎng)絡(luò)。由于

6、采用的逼近函數(shù)不同，普通有由于采用的逼近函數(shù)不同，普通有Butterworth綜合、綜合、Chebyshev綜合、橢圓函數(shù)綜合等濾波綜合、橢圓函數(shù)綜合等濾波器設(shè)計(jì)方法。器設(shè)計(jì)方法。12Butterworth濾波器綜合濾波器綜合該呼應(yīng)有最大平滑特性，所以該呼應(yīng)有最大平滑特性，所以Butterworth呼應(yīng)呼應(yīng)也稱為最大平坦呼應(yīng)。也稱為最大平坦呼應(yīng)。13Chebyshev 濾波器綜合濾波器綜合其中，其中，稱為稱為Chebyshev 多項(xiàng)式。多項(xiàng)式。14可以用優(yōu)化替代綜合嗎？可以用優(yōu)化替代綜合嗎？優(yōu)化雖然可以在一定程度上簡化濾波器的設(shè)計(jì)，優(yōu)化雖然可以在一定程度上簡化濾波器的設(shè)計(jì)，但是運(yùn)用優(yōu)化遭到很大

7、限制。但是運(yùn)用優(yōu)化遭到很大限制。普通只需在拓?fù)錁?gòu)造確定以后才干優(yōu)化。普通只需在拓?fù)錁?gòu)造確定以后才干優(yōu)化。優(yōu)化目的函數(shù)確實(shí)定有一定困難。優(yōu)化目的函數(shù)確實(shí)定有一定困難。受計(jì)算才干的限制，三維仿真軟件的優(yōu)化只能在受計(jì)算才干的限制，三維仿真軟件的優(yōu)化只能在構(gòu)造比較簡單，變量不多時(shí)運(yùn)用。構(gòu)造比較簡單，變量不多時(shí)運(yùn)用。目前通常的設(shè)計(jì)方法是綜合目前通常的設(shè)計(jì)方法是綜合+優(yōu)化。優(yōu)化。用網(wǎng)絡(luò)綜合法確定濾波器的拓?fù)錁?gòu)造。用網(wǎng)絡(luò)綜合法確定濾波器的拓?fù)錁?gòu)造。運(yùn)用電路計(jì)算軟件進(jìn)展優(yōu)化。運(yùn)用電路計(jì)算軟件進(jìn)展優(yōu)化。15利用利用Ansoft Designer設(shè)計(jì)簡單構(gòu)造的濾波器設(shè)計(jì)簡單構(gòu)造的濾波器中心頻率中心頻率10GHz;帶寬帶寬400MHz;帶內(nèi)最大插損帶內(nèi)最大插損1dB;選用微帶邊緣耦合構(gòu)造；選用微帶邊緣耦合構(gòu)造；介質(zhì)基板：介質(zhì)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(shè)計(jì)工具包的濾波器設(shè)計(jì)工具包Filter Design Wiz