滤波器1_绪论
电荷泵锁相环四阶无源环路滤波器的设计
电荷泵锁相环四阶无源环路滤波器的设计1. 绪论1.1 研究背景1.2 研究目的与意义1.3 现有研究综述2. 无源环路滤波器原理2.1 电荷泵2.2 锁相环2.3 无源滤波器2.4 四阶环路滤波器3. 设计方案3.1 系统框图3.2 电路设计流程3.3 具体电路设计4. 实验验证4.1 实验设备与方法4.2 实验结果与分析5. 结论与展望5.1 结论总结5.2 研究展望及不足参考文献1. 绪论1.1 研究背景滤波器是电子系统中重要的信号处理器件，用于滤除噪声、干扰等非期望信号，提高系统性能和可靠性。
传统的滤波器通常包括有源滤波器和无源滤波器，有源滤波器具有较高的增益和带宽，但容易产生交叉耦合、不稳定性等问题，不适合高灵敏度和高可靠性的系统应用。
相对地，无源滤波器不需要功率放大器，具有低噪声、低失真、高工作稳定性等优点，因此受到广泛关注。
环路滤波器是一种无源滤波器，它利用环路反馈结构实现信号滤波，可以用于时钟恢复、PLL电路、模数转换器、数字信号处理等领域。
环路滤波器的特点是抑制抖动频率和高频噪声，同时保持信号相位不变，因此能够有效地减少电子系统中时钟服从误差、干扰等问题。
而四阶环路滤波器是基于二阶滤波器级联实现的，具有更高的阻带深度和抑制量，因此适用于对要求更高的滤波应用领域。
1.2 研究目的与意义目前，环路滤波器的设计研究已经相对成熟，但在实际应用中，仍然存在一些问题，如：滤波器带宽、抑制深度、相位噪声等方面的指标需要进一步优化，同时还需要提高滤波器的环路稳定性和抗噪声干扰能力。
因此，本文旨在设计一种基于电荷泵锁相环的四阶无源环路滤波器，通过优化电路设计与参数选择，提高滤波器的性能指标和工作稳定性，实现滤波效果更加优异的无源滤波器。
1.3 现有研究综述电荷泵锁相环作为一种广泛应用于频率合成和时钟恢复领域的锁相环，其具有结构简单、工作稳定、精度高等优点，目前已经在许多应用领域中得到推广应用。
同时，环路滤波器也是一种常用的滤波器结构，在信号处理、相位锁定等领域被广泛应用。
LC带通滤波器的设计与仿真设计毕业设计(论文)
1.3.3 滤波器的前景....................................................7
1.3.4几种新型滤波器介绍..........................................8
●阻带滤波器：它的阻带限定在两个有限频率ƒ1与ƒ2之间，阻带两侧都有通带。
1.1.2 滤波器的种类
根据使用的波段和元件的不同，滤波器有很多种类，而且随着技术的发展，种类还在不断增加。总的来说，滤波器可分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
在无源滤波器中，所使用的是无源元件。他们在个体或组合的情况下，能够把一种形式的能量变换为另一种形式，并重新变回到原来的形式，换言之，它们必须是谐振性的。例如，在一个LC谐振电路中，在电容器的电场和电感线圈的磁场之间不断发生着能量的反复交换。因此，如果两个不同储能装置当相互偶合时，能够以很小的损耗实现能量的交换，它们就可以被利用为滤波器元件。
结束语.................................................................................43
致谢....................................................................................45
摘要
随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。
滤波器基本知识介绍
contents
目录
• 滤波器概述 • 滤波器的工作原理 • 常见滤波器类型 • 滤波器的设计 • 滤波器的应用 • 滤波器的发展趋势与未来展望
01
滤波器概述
滤波器的定义
01
滤波器是一种电子设备，用于将 输入信号中的特定频率成分提取 或抑Biblioteka ，从而改变信号的频谱。02
滤波器通常由电感器和电容器组 成的网络构成，通过调整元件的 参数和连接方式，可以实现对不 同频率信号的选择性处理。
滤波器的传递函数可以通过系统的差分方程来计算，也可以 通过系统的状态方程来计算。传递函数的特性决定了滤波器 的性能和行为，因此在进行滤波器设计时，需要仔细考虑传 递函数的特性，以确保滤波器的性能符合要求。
03
常见滤波器类型
低通滤波器
总结词
允许低频信号通过，抑制高频信号的滤 波器
VS
详细描述
低通滤波器（Low Pass Filter, LPF）是一 种让低频信号通过而抑制高频信号的电路 或系统。其作用是降低信号中的高频噪声， 保留低频或直流分量。在频域上，低通滤 波器表现为一个下凹的频率响应曲线，其 截止频率（f0）是滤波器开始显著降低的 频率点。
带通滤波器
总结词
允许一定频率范围内的信号通过，抑制其他频率信号的滤波器
详细描述
带通滤波器（Band Pass Filter, BPF）是一种允许特定频率范围内的信号通过，抑制该范围外信号的电路或系统。 在频域上，带通滤波器表现为一个有一定带宽和中心频率的频率响应曲线。带通滤波器在通信、雷达、音频处理 等领域有广泛应用。
图像平滑
频域变换
通过滤波器降低图像中的噪声，改善 图像质量。
通过滤波器对图像进行频域变换，实 现图像压缩、加密等处理。
滤波器系列1——基础概念
——滤波器基础概念✧什么是滤波器?p频率选择装置：ü作用：把信号频谱中有用的频率信号分离/提取出来，而滤除无用的其他频率信号ü重要性：滤波器起着频带和信道选择的作用，在无线通信系统中不可或缺、至关重要滤波器工作参数回波损耗和插入损耗a1 a2=0b1 b2[S]Z LZ0V S Z0 Z 0滤波器回波损耗（dB）RL=−20lg11插入损耗（dB）=−20lg2121111011abSa===端口反射波端口入射波2221101abSa===2端口传输波端口入射波✧2.1 滤波器概念工作带宽p3dB带宽：ü带通滤波器：插入损耗为3dB时的上边频和下边频的频率差p插损带宽ü满足设计要求插入损耗时所测的带宽，这个定义比较严谨，在工程中常用。
✧2.1 滤波器概念带内波动p别称：ü带内波纹、通带波纹、纹波系数p表征：ü通带内信号幅度的起伏程度ü一般希望带内波动尽可能小【理想情况下为零】，但它受限于谐振器的固有Q值p定义：ü在工作带宽内，带内波动等于插入损耗最大点与最小点之差(dB)✧2.1 滤波器概念带外抑制p别称：ü又称阻带抑制p表征：ü对带外信号的衰减程度或抑制能力ü一般希望尽可能大【理想情况下为无穷大】p定义：ü通常为带外信号相对带内中心频率处的衰减值(由设计指标确定)✧2.1 滤波器概念寄生通带p定义：ü距离所设计通带一定距离处产生的新通带p产生原因：ü分布参数的传输线段频率响应的周期性所导致p设计原则：ü应事先考虑好寄生通带所在的位置，避免要截止的频率落入寄生通带之内✧2.1 滤波器概念群时延特性p定义：ü定义：信号通过滤波器，相移对于角频率的变化率p计算公式：d=d dü当相移特性为理想的直线性时，宽频信号通过网络时无畸变ü当相移特性为非性时，将导致相位失真，宽频信号通过网络时，将产生畸变✧2.1 滤波器概念品质因素和矩形系数p品质因数Q：ü间接描述滤波器的频率选择性，ü定义为在谐振频率下，平均储能与一个周期内平均耗能之比。
滤波器基本知识介绍课件
二维信号滤波器原理
图像处理
二维信号滤波器主要用于图像处 理，以改善图像的质量或提取图
像中的特定信息。
卷积与滤波
二维信号滤波器通过与图像进行卷 积来处理图像，以实现图性， 对图像中的特定方向进行增强或抑 制。此外，它们也可以在空间域内 对图像进行处理。
滤波器的主要功能是提取感兴趣的频率成分，同时抑制不需要的频率成分。它广 泛应用于通信、音频处理、图像处理、电力等领域。
滤波器的分类
根据不同的分类方法，滤波器可以分为 多种类型。常见的分类包括
4. 带阻滤波器（Notch Filter）：允许 特定频率范围以外的信号通过，抑制特 定频率范围内的信号。
滤波器的优化设计
最优准则的选择
01
最小均方误差准则（ MMSE）
该准则以最小化输出信号的均方误差 为目标，通过优化滤波器参数，使得 输出信号与期望信号之间的误差最小 。
02
最大信噪比准则（ MSNR）
该准则以最大化滤波器输出信号的信 噪比为目标，通过优化滤波器参数， 使得输出信号的信噪比最大化。
03
号处理和控制系统等领域。
基于变换域的滤波器
频域
频域滤波器是基于傅里叶变换的，它可以将时域信号转换到频域，从而更容易 地去除噪声和干扰。
小波变换域
小波变换域滤波器是基于小波变换的，它可以将信号分解成不同的频率分量， 并对每个分量进行独立的滤波处理。这种方法在信号处理中得到了广泛应用。
05
CATALOGUE
在保证滤波器稳定性的前提下，尽量减小滤波器 的参数数量。
设计过程的优化算法
梯度下降法
该算法通过计算目标函数对优化变量的梯度，并按照负梯度方向 更新优化变量的值，从而逐渐逼近最优解。
滤波器理论及滤波器设计方法
滤波器理论及滤波器设计方法滤波器是一类电路或设备，用于通过选择性地传递或阻止指定频率范围内的信号。
在电子和通信领域中，滤波器广泛应用于信号处理、通信系统、音频设备等各种应用中。
本文将介绍滤波器的理论基础以及常见的滤波器设计方法。
一、滤波器理论基础1.1 滤波器的基本概念滤波器通过改变信号的频率特性，实现对信号的频率选择性处理。
滤波器的输入为信号源提供的混合信号，输出为经过滤波处理后的目标信号。
1.2 滤波器的分类根据滤波器的频率响应特性，可以将滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等几种类型。
低通滤波器通过滤除高频信号而保留低频信号，高通滤波器则相反，而带通滤波器和带阻滤波器则可以选择性地通过或阻止一定频率范围的信号。
1.3 滤波器的频率响应与特性滤波器的频率响应是指滤波器在不同频率下对信号的响应情况。
常见的频率响应图形包括低通滤波器的衰减特性，高通滤波器的增益特性以及带通滤波器和带阻滤波器的带宽和中心频率。
二、滤波器设计方法2.1 传统滤波器设计方法传统的滤波器设计方法包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
这些滤波器设计方法基于滤波器的频率响应要求，通过选择适当的滤波器特性以及阶数，来实现所需的滤波效果。
2.2 数字滤波器设计方法随着数字信号处理技术的发展，数字滤波器设计方法得到了广泛应用。
数字滤波器设计方法基于离散信号的采样与重构过程，利用数字滤波器的差分方程或频率响应函数来实现滤波效果。
常见的数字滤波器设计方法包括FIR滤波器设计和IIR滤波器设计等。
2.3 滤波器设计软件为了简化滤波器的设计过程，许多滤波器设计软件被开发出来。
这些软件通常提供了图形界面和可视化工具，帮助工程师选择并优化滤波器参数，从而实现所需的滤波效果。
常见的滤波器设计软件有MATLAB、Simulink、Analog Filter Wizard等。
三、滤波器的应用滤波器在众多领域中都有广泛的应用。
有源电力滤波器
1.2 有源电力滤波器的特点
与无源滤波器不同，有源电力滤波器(ActivePowerFilter:APF)为一种能够 动态消谐波并且可以补偿无功的电力电子设备，其完全可以消除频率与幅值都 变化的谐波和无功，同时能够弥补PPF的不足，而且能够得到比PPF更好的补 偿效果。
无源滤波器具有如下缺点: (1)只能滤除特定次谐波，且滤波特性受系统参数的影响较大，易和系统发生 并联谐振，导致谐波放大，降低系统的稳定性。 (2)由于电网的阻抗和谐波频率随着电力系统的运行状况不断发生改变，而滤 波特性又过于依赖电网参数，所以给LC参数的设计带来了麻烦。 (3)滤波要求和无功补偿要求有时难以同时满足要求。 (4)LC可能会与电网阻抗发生串联谐振，而电网中的某次谐波电压可能使无 源电力滤波装置中产生较大的谐波电流。 (5)消耗较多的有效材料，增大了体积。
因此串联有源电力滤波器作用：动态调节电压即补偿系统电压的快速升 降，还可以补偿系统谐波，系统电压畸变与不对称等功能。
2.2 并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
AC
图3并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
并联型有源电力滤波器与系统并联等效为一个受控电流源，如图3所示。 有源滤波器向系统注入与谐波电流大小相等方向相反的电流，从而达到滤波 的目的。并联型有源电力滤波器主要适用于电流源型感性负载的谐波补偿， 技术上已相当成熟，工业上已投入使用的有源电力滤波器多采用此方
如图1所示有源滤波器与无源滤波器结构图
无源滤波器
有源电力滤波器
图1有源滤波器与无源滤波器结构
金属同轴腔滤波器设计
金属同轴腔滤波器设计金属同轴腔滤波器设计摘要近年来随着移动通信导航技术和电子对抗的快速发展对现有微波元器件的需求和性能的改进都提出了很高的要求同轴腔体带通滤波器作为微波带通滤波器中应用最广的一种滤波器具有功率容量大插入损耗低寄生通带远等特点在现代无线通信数字电视广播卫星导航遥测遥感和雷达等系统中得到了广泛的应用本文对同轴腔体带通滤波器做了详细的分析分析讨论了同轴谐振腔的电磁特性主要包括谐振频率谐振腔的耦合结构和外部品质因数等利用响应函数得到腔体之间的耦合系数应用三维全波仿真软件分析了腔体结构参数与耦合系数和耦合窗的关系最后论文给出了同轴腔滤波器设计实例测试结果性能良好符合设计指标要求关键词微波滤波器带通滤波器同轴谐振腔全波仿真分析With the rapid development of mobile communication system the quality of microwave components is becoming more and more important As a microwave band-pass filter coaxial cavity filter is widely applied in modern wireless communication and radar systems for its high power capacity low insertion loss and far spurious pass-bandBased on the research of coaxial filter the electromagnetic properties of coaxial cavity resonator are proposed in the paper including resonant frequency coupling structure and external Q of the cavities The coupling coefficient of filter can be getting by utilizing response function The width of coupling windows and in-putout-put coupling lines are acquired by full wave simulation and optimization At last a coaxial cavity filter is designed and measured which has perfect performances and is satisfied with the technical specificationsKey Words microwave filter band-pass filter coaxial resonator full wave simulation一绪论 111 前言 112 常见的滤波器形式 113 国内外发展现状 3二滤波器的基本概念521 滤波函数 522 微波滤波器参数 623 低通滤波器到带通滤波器的转换7 三同轴腔带通滤波器的设计831 滤波器的设计步骤832 滤波器的设计方法8com 前言8com 设计指标9com 参数计算933 仿真与测试10com 仿真10com 实物加工与测试12总结14参考文献15一绪论11 前言随着通信广播雷达测量遥感空间技术和电子对抗技术等的逐步发展从米波段一直到毫米波段以至更广阔的波段上微波滤波器在雷达信号处理通信等不同电路系统的传输变换处理和收发中有广泛应用[1]随着导航技术和移动通信电子对抗的快速发展同时对改善现有器件的性能和对未开发的微波元器件提出更高更严谨的需求是必要的尤其是在无线电通信频率资源日益紧张的今天不同通信系统能够获得的频率范围越来越窄从而使得对于无源器件尤其是那些前端使用毫米波微波收发信机的器件的性能优劣提出了更高层次的要求为的是前端系统降低对信号的衰减使不同的干扰信号得到抑制另外由于新工艺新材料的逐步发展以及迅速发展的半导体先进技术新的RF模块不断不出现使得研制毫米波微波RF有源电路的周期渐渐缩短且高度集成小体积的电路正在逐步发展[2]因此研制小体积高性能的无源器件减少设计无源器件的周期是目前毫米波微波通信等相关领域的重要步骤之一1915年在德国 K W Wagner 创新发明了一种以新的滤波器设计方法--瓦特纳滤波器与此同时在美国G A Canbell则开创了另一种知名的设计方法--图像参数法间隔两年LC滤波器在两国分别由两位科学家发明出来1918年第一个多路复用系统在美国问世自此以后科研人员便开始积系统而全面的对使用集总元件电容和电感的滤波器进行理论研究随着滤波器的设计理论不断的深入研究材料领域的不断发展以及工作频率的日益升高使得由原先的集总参数元件滤波器的设计逐渐扩展到分布参数元件滤波器的设计[3]1939年P D Richtmeyer报道了介电滤波器因为当时材质的温度稳定性不够高这样就导致该种滤波器不足以应用于实际直到1970年左右因为陶瓷材料有较快的发展介电滤波器在实际中应用也随即得到了较快的发展目前20世纪年代出现的高温度临界超导材料被认为很大可能应用于设计出极小尺寸和极低损耗的新颖滤波器并且现在已经在商业和军事领域使用[4]12 常见的滤波器形式在现代无线电系统中包括各种移动通信电子对抗雷达系统等的发展同时促进了微波器件的发展其中微波滤波器是现代毫米波微波通信技术中一个极其重要的部分[5]是毫米波微波系统中不可缺少的器件其性能的优劣往往会直接影响整个通信系统的质量近年来随着滤波器结构的不断发展与更新因为应用环境的不同伴随出现了各种不同结构的滤波器1 集总参数滤波器根据滤波器原型电路最简单最直接的结构是采用集总参数的电感电容元件直接搭建滤波器电路可以采用分立元件也可以采用集成电路集总参数滤波器的元件Q值较低[6]在10GHz频段的Q值大约为100-200这比较适合于低频信号的滤波由于现代移动通讯频率都比较高所以很少采用这类滤波器2 微带线带状线滤波器众所周知布参数传输线可以等效为电感或电容因此选用合理尺寸的传输线组合可以构成滤波器电路最为常用的是微带线和带状线结构可以很方便地制成印制板造成本低廉[7]在结构设计上主要有三种方式梳状线线卡线这类滤波器的特点是结构紧凑阻带宽容易制造缺点是Q值低10GHz时Q值为150-200插入损耗大滤波特性一般适用于小功率滤波场合一些小功率指标要求低的的干线放大器中有使用3 同轴腔体滤波器腔体滤波器因其通带插入损耗低阻带抑制性高承受较大功率调谐方便等特点在通信系统中也应用广泛[8]其中同轴腔体具有高Q值损耗特性电磁屏蔽和小尺寸等优异特点但是如果在10GHz以上使用时由于其物理尺寸很微小所以制作精度很难达到同轴腔形式的带通滤波器广泛应用于雷达通信等系统按照腔体结构不同一般分为标准同轴腔方腔同轴等4 波导滤波器波导型滤波器是一种经常使用的无源微波滤波器特别是在高频段大功率的天线馈电系统中波导型滤波器能够发挥巨大的作用波导腔体带通滤波器本质是一种选择频率电路应用在雷达电子战通信等设备的微波设备中它易于连接馈电装置适合应用于较高功率的情况下并且具有良好的性能在信号的电平较小时它一般都是用在8GHz到100GHz的范围内[9]这种滤波器的主要功能应用是在通频带插入损耗和失真较小的情况下使阻带的选择性能够得到足够的提供比如说在使用微波接收机时不需要的带外信号被带通滤波器滤除掉为了使前段噪声的特性得到保持在使用微波发射机时不需要的频率谱被滤波器减小使得发射机的噪声不能传递到接收机在不同的微波多工器上此种滤波器也得到应用但是它最大的缺点是其尺寸大小显然比其他可应用在微波段的谐振器大随着微波技术的迅猛发展天线系统日趋复杂对波导型滤波器的需求更大范围更广同时也对其性能提出更高要求5 介质滤波器介质滤波器分为两种一种TEM模式它和传输线型滤波器原理相同只不过尺寸更小在400NHz-5GHz频率范围内的Q值为200-800其插入损耗比较大滤波特性也比较差一般只在性能要求低的中频滤波中采用另一种为TE01δ模介质滤波器其Q值非常高10GHz的Q值可以达到10000以上900MHz时的Q值约为22000这种滤波器兼有小尺寸和低损耗的特点[10]直到现在TE01δ模介质滤波器仍然是国际学术界研究非常活跃的课题并且已经在卫星通讯移动通讯中获得了成功的应用随着技术的不断进步和工艺材料的不断改进TE01δ模介质滤波器在电气性能上远远超过了以往任何滤波器的水平在大容量移动通讯系统中为了充分利用频率资源相邻信道或收发通道频率间隔非常小如果采用传统滤波器其损耗大得难以接收如两个相邻CDMA载频的滤波合路则必须采用介质滤波合路方式才能做到既有效抑制相邻信号所谓干扰又能不增加太多的插入损耗可以预见在未来的3G系统中TE01δ模介质滤波器将会得到大量的应用在下一代移动通信的基站中对基站的重量和体积都有十分严格的控制因此必须减小滤波器的重量和体积与此同时不能降低滤波器的性能在工艺材料和微波技术发展至今的情况下制造这些微波滤波器选用高Q值低损耗具有一定介电常数的陶瓷材料加载介质谐振腔是一种必然经过理论和实践方面的长期努力和积累已经将这种介质谐振腔滤波器应用在移动通信系统中而且会有很好的前景伴着滤波器技术的不断完善其他各种新型滤波器如SAW滤波器陶瓷介质滤波器SIR滤波器微波有源器件等也开始应用于各种通信系统中[11]13 国内外发展现状20年代初出现的载波电话系统使得在电信领域内引发了一场伟大的技术革命从而迎来了电信历史的新纪元它的快速发展促成了在检出信号和特定频带提取的新兴技术的发展这种技术慢慢的发展成为现在的滤波器技术从电信早期的发展中可以看出电路中滤波器发挥着极其重要的作用而且随着通信技术不断的发展而取得进展早期耦合谐振器滤波器的综合理论基于Cohn的研究成果主要针对同步调谐的级联谐振器滤波器设计这种结构的传输零点在无限远处只能实现切比雪夫或巴特沃斯型响应并未涉及广义切比雪夫型响应1970年Atia和Wiiliams提出了可实现有限频率传输零点的耦合谐振器滤波器综合通用理论[12]根据该理论通过解析方法可以得到小于四阶的耦合谐振器滤波器耦合拓扑结构国外最早解决办法主要有以Cameron在1999年提出来的相似变换Amari在2000年提出的优化法为代表两条技术路径前者基于矩阵旋转理论通过一系列矩阵相似变换在保证耦合矩阵特征值和特征向量不变的前提下将不需要的矩阵元素消零但这种方法仅限于特定耦合拓扑结构折叠规范型后来一些学者在此基础上给出了常见的拓扑结构的耦合矩阵旋转方法该方法计算效率高精度高但是不同结构需要不同的旋转顺序和步骤并不能得到任意拓扑结构的耦合矩阵因此结合多种方法对滤波器拓扑结构进行综合已是大势所趋国内有报道采用遗传算法优化提取耦合谐振器滤波器的耦合矩阵近年来J S HongM J LancansterMing Yu等也在微波滤波器与双工器的综合方面做出非常重要的贡献[1314]七十年代初期我国的老一代微波专家甘本祓吴万春等在前人研究的基础上对微波滤波器的设计理论和方法进行了补充和完善为我国微波滤波器的研究奠定了良好的基础80年代中后期的研究相关文献报道较少90年代有见零星报道进入21世纪后这已经在国内成为研究热点中国空间技术研究院的吴须大研究员对同轴腔滤波器与微放电腔体滤波器与低气压放电等问题进行了细致的分析[15]电子科技大学的贾宝富西安电子科技大学的梁昌洪李刚等在微波滤波器双工器和多工器研制上做出了一些探索并取得了一系列的成果二滤波器的基本概念21 滤波函数理想的低通滤波器的衰减特性如图21 a 所示即在ω＝0到ω1的频率范围内衰减为零称为通带在ωω1的范围内频率衰减为∞称为阻频带Ω为角频率大小ω1称之为截止频率大小显而易见有限个元件数目的电抗网络的频率衰减特性必是一个连续函数必然不会在某一固定的频率上突变像这种理想的滤波特性是无法用有限个元件的电抗网络来实现而实际中的滤波器只能通过逼近函数来逼近理想滤波器的衰减特性所以在滤波器综合设计时第一步是要确定一个无限接近理想频率衰减特性的滤波函数然后再依据第一步得到的逼近函数综合出具体的电路结构实用中有三种滤波函数使用最广泛各对应的滤波器称为最平坦型切比雪夫型和椭圆函数型滤波器它们的衰减特性如图 21 b c d 所示理想特性 b 最大平坦型逼近c 切比雪夫型逼近d 椭圆函数型逼近图2-1 常用逼近函数最大平坦型响应最大平坦型低通原型滤波函数为2-1它有四个指标参数通带内的最大衰减用LAr表示截止频率ω1阻带内的最小衰减用LAs表示以及阻带的边频用ωs表示为了让获得的梯形电路通用于对各不相同的ω1和ωs的低通滤波器可以使用归一化的频率于是其衰减函数为 2-2综合低通滤波器过程为首先通过四个指标参数LArω1LAsωs确定常数ε和n从而可以求得需要的滤波函数再次根据第一步得到的这个函数利用前面介绍的网络综合法来确定低通滤波器原型的梯形电路各元件值和结构ε是当ω1时计算通带内的最大衰减LAr得到的即n可以通过带外最小衰减获得2-3切比雪夫型响应切比雪夫的低通原型滤波函数为2-4切比雪夫函数多项式为Tn ω在ω 01之间是余弦函数因此衰减在ω 01之间出现的时等波纹的变化在ω 1时Tn 1 1LAr达到其最大值即2-52-6LAr是波纹幅度ε是波纹的因数在通频带内最小的衰减频率为零而当ω 1时即阻带内时Tn ω是一个双曲余弦函数若在阻频带ωs上阻频带的衰减为LAs则有2-7椭圆函数响应由图21 d 可见由于椭圆函数滤波器的阻带衰减极点不全在无限远处因而用这种滤波器可得到很陡的截止率图中LAr是通带最大衰减LAs是阻带最小衰减ω1是通带带边频率ωs是阻带带边频率考虑n阶椭圆函数型低通变换器衰减特性得到2-8其中Fn是含有模为K的函数22 微波滤波器参数1带宽Bandwidth通带的3dB带宽flowfhigh2中心频率fc或f03截止频率下降沿3dB点频率4插入损耗insertion loss当滤波器与设计要求的负载连接通带中心衰减5带内波纹绝对衰减Absolute attenuation阻带中最大衰减dB6品质因数uality factor中心频率与3dB带宽之比7反射损耗Return loss23 低通滤波器到带通滤波器的转换要依据低通的滤波器设计出一个带通的滤波器它的截止频率是ω1和ω2频率需要进行较复杂的变换使低通原型滤波器的频率变量ω’与带通滤波器的频率变量ω符合下面公式2-9式中ω2是带通滤波器高端的截止频率ω1是其低端的截止频率ω0为中心频率通常令ω2-ω1称为该滤波器中的通频带ω2-ω1 ω0称为该滤波器中的相对通频带W2-10 根据母型低通滤波器换算带通滤波器电路元件变得更加复杂母型滤波器的电感应改为LC串联电路它的电感Lk和电容Ck与母型的电感保持以下关系2-11 2-12母型滤波器的电容应改为LC并联电路它的电容Ck1 和电感Lk1 与母型的电容保持以下关系2-13 和都可以从母型低通滤波器的元件表上查得三同轴腔带通滤波器的设计31 滤波器的设计步骤滤波器的设计步骤为1 确定滤波器的类型和实现方式根据技术指标要求确定滤波器的类型和实现方式包括低通高通带通还是带阻的确定使用何种逼近函数模型体实现形式选择用微带线同轴线还是用波导等实现2 确定滤波器的阶数n根据技术指标要求逼近函数模型确定滤波器的阶数n主要取决于带内插损带外抑制以及所选择的衰减逼近函数模型即元件数n是由衰减特性曲线决定的可以通过查表可以得到也可以通过一些公式计算得到3 查表得到低通滤波器原型的各元件值其余三种滤波器可以从低通滤波器原型通过函数转换得到一般滤波器都是对称设计的也就是说知道一半的元件值就可以了4 使用电路仿真软件仿真使用电路仿真软件仿真是为了优化电路各元件的值5 使用场仿真软件仿真场仿真和实际相差较小所以一般都会使用仿真软件来确定最终的设计6 实物加工与调试32 滤波器的设计方法com 前言滤波器的设计当前有两种不同的出发点一种出发点是镜象参数法这种方法是过去人们一直用来设计滤波器的经典办法此方法的好处是它理论依据很简单但在分析的过程中不会考虑到外接负载对滤波器的影响是它的缺点本文主要采用另外一种方法故镜象参数法不作详细介绍另一种出发点是综合法又称为插入损耗法此方法是近些年以来采用的很普遍的设计方法此方法的步骤是依据需求的技术参数得到插入损耗Li与频率ω的所决定的关系函数再依据这个关系函数推导出具体的相应的电路结构因此第二种方法是第一种方法的相反过程此方法应用网络理论推求出具体的电路反之镜象参数法是根据已知的电路参数拼凑出符合要求的电路结构设计准确是第二种方法的最突出优点并且设计时将外界负载时的影响已经考虑进去从而不用进行多次试探因为要用到比较难的网络理论这就使设计难度增大这是它的缺点尽管如此因为只要设计出满足指定参数要求的母型滤波器以后的设计步骤就成了简单的读图查表和使用数学方法数据将换算即可相比较镜象参数法综合法要比其更加实用com 设计指标设计指标通带频率1785-1800MHz fL--fU插入损耗≤20dB回波损耗≥15dB带外抑制1700-1755MHz 30dB1805-1830MHz≥20dB1830MHz≥30dB输入功率50W工作温度范围-3575℃接口类SMA F 特性阻抗50Ωcom 参数计算经过带通滤波器到低通原型的变换可以得到低通原型的带外抑制3-1由低通原型的带外抑制要求可以得到滤波器的级数n3-2根据技术指标由以上公式算得n 5由低通原型滤波器的级数n 求解其集总参数电路中各元件的归一化值根据公式算得元件的归一化值如表31所示表3-1 元件归一化值g0g1g2g3g4g5g610000137121146819750137121146810000由低通原型中各元件的归一化值求解同轴腔体之间各耦合系数以及端口的有载Q值根据公式由技术指标要求得到K12 K45 00067K23 K34 00051QL 13704由滤波器级数指标要求f0和耦合系数MR确定腔体物理结构以及耦合腔体开窗的尺寸33 仿真与测试com 仿真1单腔1 建立本征模求解模型图3-1 单腔模型图表3-2 单腔模型尺寸单位mm腔高腔宽腔长内圆柱半径外圆柱半径内圆柱高外圆柱高82627523759792 仿真图3-2 谐振频率与谐振柱高度关系曲线由图3-2可知当h 790mm时谐振频率f0 17925GHz 2双腔1 建立本征模求解模型图3-3 双腔模型图2 仿真图3-4 窗口宽度与耦合系数的关系曲线从图3-4得出w12 940时K12 00051w12 882时K12 00067 由仿真计算得到的数据如表3-3所示表3-3 尺寸图单位mm12腔L12W12H12X12K12w12R12r1227526830006788237223腔L23W23 H23 X23 K23 w23 R23 R23 275 2683 00051 940 37234腔L34 W34 H34 X34 K34 w34r34 275 2683 00051 940 37245腔L45 W45 H45 X45 K45 w45 R45 r45 275 26800067882372说明表3-3中LWH为单腔的长宽高X是腔与腔之间的壁厚rR分别是圆柱腔的内外半径com 实物加工与测试1 实物根据仿真结果加工制作了如图3-5所示的实物图3-5 滤波器实物图图3-5中1是滤波器输入端2是耦合窗口调谐螺钉3是腔体调谐螺钉4是固定螺钉5是滤波器输出端2根据加工的实物在网络分析仪上进行调试其测试结果如图3-6所示设计目标为通带17851800MHz内S21≥-20dB回波损耗IL≥15dB带外抑制18051830MHz≤-20dB17001755MHz或1830MHz≤-30dB实测结果为通带内S21为-12dB 回波损耗IL为18dB带外抑制18051830MHz为-25dB17001755MHz为-34dB1830MHz为-359dB经过以上分析可知实际测试结果完全符合设计目标要求总结滤波器是现代移动通信等领域不可或缺的基本器件其性能的优劣往往会直接影响整个通信系统的质量在采用各种形式的滤波器中带通滤波器是所有滤波器中使用最多最重要也是最难设计的一种滤波器本论文设计的是18GHz同轴腔带通滤波器前两章介绍了滤波器的研究现状和基本概念理论第三章详细阐述了同轴腔带通滤波器的设计步骤和方法通过参数计算得出了滤波器的阶数理论耦合系数和品质因数由Ansoft HFSS软件仿真出了和理论计算相对应的谐振频率f0和耦合窗口宽度w12等参数并由最终的仿真优化结果设计出了符合技术要求的同轴腔带通滤波器经过网络分析仪调试属于可以应用于实际的合格滤波器通过本次论文设计使我对滤波器的设计和HFSS软件的应用有了较深入的了解为以后在这方面的深入学习奠定了基础参考文献[1] 姚毅等调谐微波滤波器的腔间耦合结构研究[J]微波学报 1994 01 12-15[2] 姜宇等基于HFSS密度测量同轴谐振腔磁耦合环优化设计[J]哈尔滨商业大学学报2010 05 10-14[3] 吴微微波滤波器综合技术的研究[D]西安电子科技大学 2008211-220[4] 贾守礼同轴腔体带通滤波器的研究[D]大连海事大学 2011198-210[5] 姚毅腔体滤波器中侧面耦合孔的等效模型[J]四川轻化工学院学报1994 04 6-8[6] 薛欣同轴腔滤波器机电耦合研究及双圆极化天线设计[D]西安电子科技大201077-85[7] 杨皎皎TD-SCDMA准椭圆函数腔体带通滤波器的设计[D]西安电子科技大学 2007157-163[8] 熊莹霞可调腔体带通滤波器的研究与设计[D]华东师范大学200588-102[9] 王一凡等广义切比雪夫滤波器等效电路参数的提取[J]真空电子技术2007 01 10-13[10] 邓贤进等微波腔体滤波器的快速设计及仿真[J]微波学报2006 04 13-15[11] 郑泽国800MHZ同轴腔体双工器的研制[D]西安科技大学 201165-80[12] 吴边无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D]西安电子科技大学20089208-214[13] 甘本袚等现代微波滤波器的结构与设计[M]上册北京科学出版社 1974[14] 甘本袚等现代微波滤波器的结构与设计[M]下册北京科学出版社 1974[15] 吴须大等同轴腔滤波器与微放电[J]空间电子技术20008 4 6-9。
滤波器原理及应用
滤波器原理及应用在电子学和通信领域中，滤波器是一种能够选择特定频率信号并抑制其他频率信号的电路组件。
它在各种电子设备中扮演着至关重要的角色，例如在音频设备、射频通信、无线电等领域的应用中都需要滤波器来确保信号质量和频谱高效利用。
本文将介绍滤波器的基本原理和常见应用。
滤波器的原理滤波器主要依靠其电路设计对特定频率范围的信号进行放大或衰减，从而实现对信号的频率选择性处理。
根据频率选择性能力不同，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
•低通滤波器：只允许低于一定频率的信号通过，而抑制高于该频率的信号。
•高通滤波器：只允许高于一定频率的信号通过，而抑制低于该频率的信号。
•带通滤波器：只允许在一定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号。
•带阻滤波器：只允许除一定频率范围内的信号通过外，抑制其他频率的信号。
在滤波器的设计中，根据滤波器的截止频率、通带波纹、衰减量等指标要求，可以选择不同的滤波器电路结构和元件参数。
常用的滤波器元件包括电容、电感、电阻等，它们可以组合成各种滤波器电路，如RC滤波器、LC滤波器、RLC滤波器等。
滤波器的应用滤波器在各种电子设备和通信系统中有着广泛的应用，其中一些常见的应用包括：1. 音频设备在音频系统中，滤波器用于音频信号的处理和增强，例如在扬声器中使用低通滤波器去除高频噪声，在麦克风中使用高通滤波器去除低频噪声，以提高音频设备的音质和清晰度。
2. 通信系统在无线通信系统中，滤波器用于频率选择和信号处理，以确保传输信号的质量和可靠性。
例如，在基站中使用带通滤波器选择特定频段的信号，同时抑制其他频段的干扰信号，以保证通信系统的正常运行。
3. 无线电在无线电接收机中，滤波器通过滤除不必要的频率信号，提高接收机对特定信号的接收灵敏度和选择性。
不同类型的滤波器可以应用于调频接收、调幅接收等不同的无线电接收系统中。
4. 信号处理在信号处理系统中，滤波器常用于滤除噪声、分离信号、提取特定频率成分等应用。
滤波器的原理与应用
滤波器的原理与应用1. 滤波器的基本原理滤波器是一种能够通过选择某个特定频率范围内的信号并抑制其他频率信号的电子器件。
它在电子设备中广泛应用于信号处理、通信系统、音频设备等领域。
滤波器的基本原理包括滤波器类型、频率响应和滤波器参数等。
1.1 滤波器的类型滤波器根据其频率响应和工作原理可分为主动滤波器和被动滤波器。
主动滤波器利用放大器等主动元件实现信号的滤波，而被动滤波器则通过电阻、电容和电感等被动元件来实现滤波。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器允许低频信号通过而抑制高频信号，高通滤波器则相反，带通滤波器允许某个频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则抑制某个频率范围内的信号。
1.2 滤波器的频率响应滤波器的频率响应是描述滤波器对不同频率信号的处理能力的重要参数。
频率响应通常以幅频特性和相频特性来表示。
幅频特性指的是滤波器输出信号的幅度随输入信号频率的变化关系。
相频特性则描述了滤波器输出信号相位与输入信号相位的关系。
这些频率特性的图形通常以频率为横坐标，幅度或相位为纵坐标进行绘制。
1.3 滤波器的参数滤波器的参数包括截止频率、通带增益、阻带衰减等。
截止频率指的是滤波器开始对信号进行抑制或通过的频率。
通带增益是指滤波器在通带内的输出信号相对于输入信号的增益。
阻带衰减则是滤波器对阻带内信号的抑制程度。
2. 滤波器的应用滤波器在许多领域都有重要的应用，下面将介绍滤波器在音频设备、通信系统和图像处理中的应用。
2.1 音频设备中的滤波器音频设备中常常使用滤波器来处理音频信号，以实现音频信号的增强、去噪、音色调整等功能。
低通滤波器用于去除高频噪声，高通滤波器则用于除去低频噪声。
此外，音频设备还经常使用带通滤波器来增强某个特定频率范围内的音频信号。
2.2 通信系统中的滤波器在通信系统中，滤波器起到了隔离信号、抑制干扰的重要作用。
通信系统中常用的滤波器包括接收滤波器和发射滤波器。
《模拟电路》的主要内容
《模拟电路》的主要内容模拟电路是电子工程领域中的一门重要学科，主要研究电信号的传输、处理和控制。
在这门学科中，人们探索和应用各种电子元器件和设备，以实现对电信号的准确控制和处理。
模拟电路的主要内容包括以下几个方面：1.绪论：在模拟电路的学习中，绪论部分主要介绍了模拟电路的基本概念、基本电路元件和符号，以及模拟电路设计的基本原理和方法。
同时还会介绍一些常用的电路分析方法和工具。
2.放大器：放大器是模拟电路中最基础也是最重要的电路之一。
放大器可以将输入信号的幅度放大到需要的水平，并保持输出信号与输入信号之间的线性关系。
在模拟电路中，有很多种类的放大器，如共射放大器、共基放大器、共集放大器等，每种放大器都有不同的特点和应用领域。
3.滤波器：滤波器是用于对电信号进行滤波处理的电路。
在模拟电路中，滤波器的作用是去除或衰减信号中的某些频率成分，以达到信号处理的要求。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
4.振荡器：振荡器是一种能够产生稳定振荡信号的电路。
在模拟电路中，振荡器的作用是产生交流信号，用于驱动其他电路或系统。
常见的振荡器有正弦波振荡器、方波振荡器和脉冲振荡器等。
5.电源电路：电源电路是为其他电路提供稳定的直流电源的电路。
在模拟电路中，电源电路的设计和实现对于整个电路系统的正常工作至关重要。
电源电路常用的拓扑结构有线性电源、开关电源等。
6.集成运算放大器：集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是模拟电路中常用的集成电路元件。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，广泛应用于各种模拟电路中，如放大器、滤波器、积分器等。
总之，模拟电路是电子工程中的重要学科，其主要内容涵盖了放大器、滤波器、振荡器、电源电路和集成运算放大器等。
通过学习和理解这些内容，人们可以掌握模拟电路设计和分析的基本原理和方法，为实际工程中的电路设计和应用提供支持。
滤波器1共30页文档
极点 s 1 3 ,s 2 3 ,s 3 4 ,s 4 4零点无
s23,s44 位于左半平面→归H(s)
H(s) k (s3)(s4)
s1 3,s3 4 位于右半平面→归H(-s)
求k： H(0)A(0)
A2(0) 25,A(0)5 916 12
H(0) k 12
1.03641.03621.259
H(s)H(s)
1.259
1.03s641.03s621.259
→求极点s1,s2,s3,s4，左半平面→H(s)
三 反切比雪夫逼近（切比雪夫Ⅱ型）
特点：通带最平幅度，阻带等波纹；
A2
(
f
)
1
2Ck2
(c
)
2Ck2
(c
)
为低通
c
2111 001100 .110.259
k=偶数 M(12)1.259
A 2 (f)
1 .259
1 .259
1 2 C k 2 ( ) 1 0 .2(2 52 9 1 )2 1 1 .2(4 54 9 59
二 频域幅度响应特性
通带：与某一值K相差<δ 1 阻带 A(f ) 2
过渡带：一般幅值不要求
A(f)K1
滤波器的技术指标
通带指标：f1,δ 1；
f f1 A(f)K1
阻带指标：f2,δ 2；
f f2 A(f)2
滤波器种类
低通 高通 带通 带阻
理想滤波器特性，实际不可能实现，通带不可能是 常数，逐减或振荡；阻带不可能=0，但会→0。
2 k cc ej(t td)d2 kt 1 tdej(t td)| cc
滤波器
目录第一章绪论--------------------------------------------- 21.1滤波器的概念------------------------------------------------- 21.2契比雪夫滤波器的背景----------------------------------------- 21.3契比雪夫滤波器的种类----------------------------------------- 21.3.1Ⅰ型契比雪夫滤波器 ----------------------------------------------------------------- 21.3.2 Ⅱ型契比雪夫滤波器 -------------------------------------------------------------- 21.4契比雪夫滤波器的特性----------------------------------------- 2第二章 MATLAB软件介绍----------------------------------- 42.1MATLAB软件的含义--------------------------------------------- 42.2MATLAB软件的通用功能----------------------------------------- 42.3MATLAB软件的特点--------------------------------------------- 52.4MATLAB软件的系统结构----------------------------------------- 52.5MATLAB的基本函数的具体含义----------------------------------- 6第三章声音采集与滤波----------------------------------- 83.1契比雪夫Ⅰ型低通滤波器设计思想------------------------------- 83.1.1设计思想 ------------------------------------------------------------------------------------ 83.1.2设计流程图--------------------------------------------------------------------------------- 83.2声音信号采集------------------------------------------------- 93.3增加有噪音的声音信号---------------------------------------- 113.4契比雪夫Ⅰ型IIR滤波器的设计-------------------------------- 133.5声音信号的滤波---------------------------------------------- 15 第四章解决重难点---------------------- 错误！未定义书签。
滤波器原理与结构课件
允许高频分量通过，抑制低频分量，常用于边缘检测。
CHAPTER
滤波器结构
一阶滤波器
简单一阶滤波器
由电阻、电容和电感元件组成，用于抑制高频噪声。
压控一阶滤波器
通过反馈控制电压的变化，以实现对输出信号的稳定。
二阶滤波器
简单பைடு நூலகம்阶滤波器 压控二阶滤波器
高阶滤波器
高阶RC滤波器
由多个电阻、电容元件组成，具有更高 的频率选择性，常用于高速信号处理。
在声音处理中的应用
去除噪声
在声音处理中，滤波器可以通过 抑制特定频率范围的噪声，提高 声音的信噪比，实现声音的清晰
处理。
音色处理
滤波器也可以用于对声音的音色 进行处理，通过对声音的频率和 振幅进行调节，实现声音的变调、
均衡等处理。
声音压缩
滤波器还可以用于声音的压缩， 通过对声音信号的频谱分析，实 现声音的压缩和编码，便于存储
和传输。
CHAPTER
滤波器展望与未来发展
现有滤波器的不足和改进方向
不足
改进方向
新型滤波器的研发与进展
研发
进展
滤波器在未来的发展趋势和应用前景
要点一
发展趋势
要点二
应用前景
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，滤波器将会 向更高端、更复杂、更智能的方向发展。同时，随着物联 网、5G等技术的普及，滤波器的应用领域也将更加广泛。
VS
高阶LC滤波器
由多个线圈、电容元件组成，具有更高的 频率选择性，常用于高频信号处理。
滤波器的组合结构
串联滤波器
并联滤波器
CHAPTER
滤波器设计
滤波器设计的基本步骤
确定系统函数
滤波器工作原理
滤波器工作原理滤波器定义：凡是有具有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
用来分开及组合不同频率，选取需要的信号频率，抑制不需要的信号频率的微波器件。
主要功能是作为各种电信号的提取、分隔、抑止干扰。
插入损耗：插入损耗简称插损，指模块置入系统后，对工作频段信号引入的衰减带外抑制：带外抑制指，滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。
驻波比：表示阻抗的匹配情况测试滤波器的系数S12：S12表Port2的输出功率与Port1的输入功率的比值。
假设输出功率为输入功率的50％,即功率较少一半，则S12的对数表示为：dB（S12）＝10Log（0.5）＝-3 即此时该频点的衰减为-3dB所以要求铜带内F1~F2内的插损尽量小用于减少输出功率的损耗，而对于带外的信号，插损应尽量大用于抑制带外的信号。
测试滤波器的系数S11：S11表反射回Port1的功率与Port1的输出功率的比值。
假设输出功率为输入功率的1％，则S11的对数表示为：dB（S11）＝10Log（0.01）＝-20，即此时该频点的回波为-20dB换算为驻波比为1.22。
所以要求带内的驻波比应尽量小用于增强匹配，较少功率的反射。
带通滤波器的工作原理原始信号滤波器响应⤋滤波后的信号射频信号f1-f2，通过滤波器，经过滤波器响应，通带内的插损较小，信号略微较小，带外信号经滤波器响应，被完全抑制掉。
滤波器谐振单元等效电路分析⤋单个谐振腔的电场模型及其等效电路原理图，电阻R来引入插入损耗图为不带圆盘的谐振杆的圆腔谐振器，谐振杆顶部与盖板形成的电容，可以理解成等效电路中的端接电容。
等效电路中的谐振频率计算公式为：当谐振时Ls = 1 / (2 pi fr) HenryCs = 1 / (2 pi fr) Farad滤波器谐振单元谐振曲线例如：单个谐振单元在f=900MHz时谐振时产生如下谐振频点单个谐振单元谐振时产生的曲线是一个波峰单个谐振单元谐振时回波与驻波相对应是一个波谷。
滤波器的基本原理
滤波器的基本原理1.滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成，它允许有用信号的电流通过，对频率较高的干扰信号则有较大的衰减。
由于干扰信号有差模和共模两种，因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。
其基本原理有三种:A）利用电容通高频隔低频的特性，将火线、零线高频干扰电流导入地线（共模），或将火线高频干扰电流导入零线（差模）；B）利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源；C）利用干扰抑制铁氧体可将一定频段的干扰信号吸收转化为热量的特性，针对某干扰信号的频段选择合适的干扰抑制铁氧体磁环、磁珠直接套在需要滤波的电缆上即可2 电源滤波器高频插入损耗的重要性尽管各种电磁兼容标准中关于传导发射的限制仅到30MHz（旧军标到50MHz，新军标到10MHz），但是对传导发射的抑制绝不能忽略高频的影响。
因为，电源线上高频传导电流会导致辐射，使设备的辐射发射超标。
另外，瞬态脉冲敏感度试验中的试验波形往往包含了很高的频率成份，如果不滤除这些高频干扰，也会导致设备的敏感度试验失败。
电源线滤波器的高频特性差的主要原因有两个，一个是内部寄生参数造成的空间耦合，另一个是滤波器件的不理想性。
因此，改善高频特性的方法也是从这两个方面着手。
内部结构：滤波器的连线要按照电路结构向一个方向布置，在空间允许的条件下，电感与电容之间保持一定的距离，必要时，可设置一些隔离板，减小空间耦合。
电感：按照前面所介绍的方法控制电感的寄生电容。
必要时，使用多个电感串联的方式。
差模滤波电容：电容的引线要尽量短。
要理解这个要求的含义：电容与需要滤波的导线（火线和零线）之间的连线尽量短。
如果滤波器安装在线路板上，线路板上的走线也会等效成电容的引线。
这时，要注意保证时机的电容引线最短。
共模电容：电容的引线要尽量短。
对这个要求的理解和注意事项同差模电容相同。
但是，滤波器的共模高频滤波特性主要靠共模电容保证，并且共模干扰的频率一般较高，因此共模滤波电容的高频特性更加重要。
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70年代，微波集成电路的发展带动了集成滤波
器（微带、带状线）发展。
South China University of Technology
80年代，低损耗材料的突破使得非金属滤波器
（介质、陶瓷）的应用成为可能。
同轴双工器（基站）
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螺旋腔滤波器 （UHF/VHF波段）
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RF/microwave applications, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001. matching networks, and coupling structures, Artech House, Norwood, MA, 1980.（有中译本） 册），科学出版社，1973. 1980.
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8阶双模滤波器CDMA）
TM模介质滤波器
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介质滤波器
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射频微波频段的划分 通信领域滤波器的发展 微波射频仿真软件 滤波器综合理论的发展
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1.1 滤波器的基本概念和分类
滤波器是一种选频装置。它对某一个或几个
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几十兆赫兹到几十吉赫兹，因此有相当多种类 的滤波器能在这些频带中使用。
在低于1GHz的频率范围内，最常用的是体声
波、声表面波和螺旋管滤波器。由于每一种滤 波器都有自己的优势和不足，因此根据滤波器 的实际应用和目的来选择不同类型的滤波器是 很必要的。
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TE101模矩形波导滤波器
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矩形波导滤波器
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甚高频
VHF
米波
10m-1m
超高频
UHF
0.3-3GHz
分米 波
1m-0.1m
空间波
ห้องสมุดไป่ตู้
特高频
SHF
3-30GHz
厘米 波 毫米 波
10cm-1cm
空间波
极高频
EHF
30300GHz
10mm1mm
空间波 再入大气层时的通信；波导通信 Research Institute of RF & Antenna Techniques
频率范围（频带）内的电信号给以很小的衰 减，使这部分信号能够顺利通过；对其他频 带内的电信号则给以很大的的衰减，从而尽 可能地阻止这部分信号通过。
根据滤波器频率响应特性，可以将滤波器分
成低通、带通、高通和带阻滤波器。
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为了减小滤波器的插损和体积，基于低温共烧
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结耦合陶瓷( LTCC)技术的多层带通滤波器出 现了。典型的LTCC多芯片组件是将表面印制 有厚膜导体于内埋电阻图形和金属通孔的多个 未烧结的柔性生瓷片通过加热同时加压而叠压 成整体结构后，在最高约为850℃环境下同时 烧结，形成刚性的高密多层互连LTCC陶瓷基 板，再在其上安装互连IC裸芯片及其他功能元 器件，并经最终封装而获得。
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图1 低通、高通、带通和带阻滤波器的衰减特性 Research Institute of RF & Antenna Techniques
根据元件特性，将滤波器分成无源滤波器和有
源滤波器。
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同轴滤波器具有包括电磁屏蔽、低损耗特性和
小尺寸等优异特点，但要在10GHz以上使用， 则由于其微小的物理尺寸，制作精度难以达 到。
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介电谐振器滤波器也具有低损耗、可接受的温
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度稳定性和小尺寸等特点，然而高成本和现在 的加工技术的限制，使它的使用范围在50GHz 以下。
波导滤波器在这一频率范围内己有很长的使用
历史，它具有低损耗和可实际应用到100GHz这 两大优点。其最大缺陷是，尺寸明显比其他可 应用在微波段的滤波器大。
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RF/微波滤波器是指通带范围在射频与微波频
段的滤波器。
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1.3 通信领域滤波器发展与应用
通信领域的滤波器发展历史
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LC滤波器 晶体和陶瓷滤波器
无源滤波器
机械滤波器 分布参数滤波器
有源滤波器
RC有源滤波器 数字滤波器
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1.2 射频/微波频段的划分
名称 甚低频 低频 中频 高频 符号 VLF LF MF HF 频率 3-30KHz 30300KHz 0.33MHz 3-30MHz 30300MHz 波段 超长 波 长波 中波 短波 波长 1KKm100Km 10Km1Km 1Km100m 100m-10m 传播特性 空间波为 主 地波为主 地波与天 波 天波与地 波 空间波 主要用途 海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航 越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远 距离导航 船用通信；业余无线电通信；移动通信；中 距离导航 远距离短波通信；国际定点通信甚 电离层散射（30-60MHz）；流星余迹通信； 人造电离层通信（30-144MHz）；对空间飞 行体通信；移动通信 小容量微波中继通信；（352-420MHz）；对 流层散射通信（700-10000MHz）；中容量微 波通信（1700-2400MHz） 大容量微波中继通信（3600-4200MHz）；大 容量微波中继通信（5850-8500MHz）；数字 通信；卫星通信；国际海事卫星通信（15001600MHz）
社，1978.
M.Makimoto，S.Yamashita，无线通信中的微波谐振器
与滤波器，赵宏锦译，国防工业出版社，2002.
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第1讲内容
滤波器的基本概念和分类
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1915年，Wagner提出滤波器设计方法。随后
Zobel、 Foster、Cauer和Norton等系统研究了 集中元件滤波器设计理论。
1933年，Mason提出石英晶体滤波器。 1940年，出现基于传递函数的精确滤波器综合
方法。
50年代，出现分布元件同轴滤波器和波导滤波
器。代表人物：Cohn, Levy, Matthaei。
90年代以来，移动和卫星通信的发展，要求小
体积、低损耗、高选择性滤波器，因此，准椭 圆滤波器（具有有限传输零点）成为研究热 点。同时，出现各种致力小型化的特种材料滤 波器（超导、三维、LTCC)。
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1.3.2 移动电话终端设备中的滤波器
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3通道L波段同轴腔多工器（基站）
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G. Mattaei et. al, Microwave filters, Impedance-