第9章 射频滤波器设计
射频滤波器的设计与仿真设计
射频滤波器的设计与仿真摘要射频滤波器，主要用于电子设备、频率高工作更大的衰减高频电子设备产生的干扰信号。
射频滤波器是最基本射频设备。
能够由微带线组成，也能够由电阻,电容等组成。
由实践可知，很多射频系统中的元件不存在准确频率选择性，因此往往需要添加滤波器，用来极其准确地完成设定的选择特性，所以对射频滤波器的设计有重要的意义。
在射频有源电路的各级之间都可以借助滤波器对射频信号进行隔离、选择或是重新组合。
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放大或衰减处理。
这是十分重要的任务，因此本文将重点研究如何设计和实现这个任务的射频电路——射频滤波器。
关键词：射频，微波滤波器，微带线，workbench ,Advanced Design System；The design and simulation of radio frequency filtersABSTRACTRf filter, mainly used in electronic devices, high frequency work greater interference signal attenuation of high frequency electronic device. Rf filter is the most basic radio frequency devices. Can consist of microstrip line, also can by resistance, capacitance, etc.The practice shows that a lot of rf components do not exist in the system accurate frequency selective, so often need to add the filter, used extremely accurately complete set of selected features, so the design of rf filter has an important significance. Between active rf circuit at all levels can use filter to segregate, choice or rearrange the rf signal.In analog circuit design, the need for high frequency signal at a particular frequency or frequency component in the spectrum for amplification or decay process. It is very important task, so this article will focus on how to design and implement the task of rf circuit, rf filter.Keywords: R f, Microwave filter, Microstrip line, The workbench; ADS;目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外滤波器的研究现状及发展趋势 (2)1.2.1 国内外滤波器的发展现状 (2)1.3 论文组织 (3)第二章射频滤波器 (5)2.1 滤波器的分类 (5)2.2 滤波器的主要参数 (6)2.3 滤波器的综合设计和分析方法 (9)2.3.1 综合设计方法 (9)2.3.2 分析方法 (10)2.4 常见的射频滤波器 (10)第三章worhbench设计与仿真 (12)3.1 workbench软件介绍 (13)3.2 模拟带通滤波器设计 (13)3.2.1 设计目的 (13)3.2.2 设计要求 (14)3.3滤波器的设计原理及组件选择 (14)3.3.1 滤波器介绍 (14)3.3.2 有源滤波器的设计 (14)3.3.3 滤波器类型的选择分析 (15)3.3.4 741运算放大器 (18)3.4.workbench电路仿真设计 (19)3.4.1 仿真电路图： (19)第四章微带滤波器的设计与仿真 (21)4.1 微带线 (21)4.1.1 微带线传输的主模 (22)4.1.2 微带线的特性参量 (22)4.2 耦合微带线 (23)4.3 微波谐振器 (25)4.3.1 微波谐振器的基本参量 (25)4.3.2 谐振腔的等效电路 (27)4.4 基本阻抗匹配理论 (28)4.4.1 匹配电路的概念和意义 (28)4.4.2 射频电路匹配网络 (28)4.5 微带滤波器的设计与仿真 (28)4.5.1 微带滤波器的基本原理 (29)4.5.2 微带耦合滤波器的设计 (30)4.5.3 电路参数设置 (30)4.5.4 原理图仿真 (32)4.5.5 滤波器电路的优化 (33)4.6 本章小结 (37)参考文献： (38)第一章绪论1. 1课题研究的背景及意义根据电气和电子工程师协会对于频谱划分的方式，通常把频30MHz,--4GHz 的频段范围称为射频，另外处于300MHz～300GHz的频段范围。
射频滤波器原理
射频滤波器原理
射频滤波器是一种用于在射频信号中筛选特定频率成分的电子设备。
它的主要原理是基于电路中元件对不同频率信号的阻抗特性，对信号进行选择性的衰减或放大。
射频信号通常包含多个频率成分，而滤波器的任务就是从这些频率成分中选择性地通过或抑制某些特定频率范围的信号。
一种最常见的射频滤波器类型是低通滤波器，它可以通过滤除高频成分，只保留低频成分。
低通滤波器通常由电容和电感两种元件组成，它们分别对高频和低频信号有不同的阻抗特性。
另一种常见的射频滤波器是高通滤波器，它与低通滤波器相反，可以滤除低频成分，只保留高频成分。
高通滤波器通常由电容和电阻组成，电容对低频信号具有高阻抗，电阻对高频信号具有高阻抗。
除了低通和高通滤波器之外，还有带通滤波器和带阻滤波器等其他类型的射频滤波器。
带通滤波器可以通过选择性地通过一定频率范围内的信号，而抑制其他频率范围的信号。
带阻滤波器则可以选择性地抑制一定频率范围内的信号，而通过其他频率范围的信号。
射频滤波器在无线通信系统、雷达系统、无线电设备等射频应用中扮演着重要角色。
它可以用于增强信号质量、抑制干扰信号、限制带宽等方面。
通过合理设计和选择滤波器类型、参数，可以满足不同射频应用的特定要求。
射频滤波器工艺流程
射频滤波器工艺流程
射频滤波器是一种用于调整射频信号频率范围的设备，它在无线通信和雷达等领域中扮演着至关重要的角色。
射频滤波器的设计和制造流程需要经过多个步骤，以确保其性能达到预期。
射频滤波器的设计需要进行需求分析，确定滤波器的频率范围、带宽和衰减等参数。
设计师需要深入了解应用场景和系统要求，以便为滤波器的性能做出准确的设定。
在设计完成后，接下来是制造流程的第一步，即原型制作。
制造商根据设计图纸和规格书，选择适当的材料和工艺，制作出射频滤波器的原型。
这一步需要高度的精确度和细致的操作，以确保原型的质量和性能。
制造商在获得原型后，需要进行性能测试和优化。
通过使用测试仪器对原型进行频率响应、衰减和插入损耗等性能进行测试，以评估滤波器的实际性能。
如果性能不符合要求，制造商需要进行调整和优化，直到满足设计要求为止。
一旦原型通过了性能测试，并满足了设计要求，接下来就是批量生产。
制造商需要根据原型制作出一系列射频滤波器，保证每个滤波器的性能一致性和可靠性。
在批量生产过程中，制造商需要严格控制每个制造步骤，包括材料选择、零部件加工和组装等。
此外，制造商还需要进行质量检验，
以确保每个射频滤波器都符合规格要求。
射频滤波器制造完成后，需要进行最终的性能测试和验证。
制造商会使用专业的测试仪器对每个滤波器进行全面的性能测试，以确保其满足设计要求，并符合客户的需求。
射频滤波器的设计和制造流程是一个复杂而精细的过程，需要设计师和制造商的共同努力。
只有通过严格的流程控制和质量保证，才能生产出性能优良的射频滤波器，为无线通信和雷达等领域的应用提供可靠的支持。
第9章射频滤波器设计
第9章射频滤波器设计射频滤波器在无线通信系统中起着至关重要的作用，用于滤除不需要的频率分量，以便在接收机中获得高质量的信号。
本章将介绍射频滤波器的设计原理和常见的设计方法。
射频滤波器的设计原理基于频率选择性，即对于输入信号中的特定频率分量，滤波器会通过或抑制。
滤波器的设计目标通常包括带宽、频率响应、衰减等参数。
常见的射频滤波器设计方法有主动滤波器和被动滤波器。
主动滤波器是利用放大器和反馈网络来实现频率选择性，具有较高的增益和较低的损耗，但需要外部电源供电。
被动滤波器则是利用电感、电容和电阻等被动元件来实现频率选择性，没有外部电源需求，但具有较高的损耗。
对于主动滤波器的设计，常见的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。
这些滤波器的设计基于无源RC滤波器的改进，通过选择合适的放大器增益和反馈网络参数，可以实现不同的频率响应和带宽。
被动滤波器的设计则依赖于电感、电容和电阻等被动元件的选择和组合。
常见的被动滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
这些滤波器的设计原理基于被动元件的阻抗特性和频率响应。
在射频滤波器设计中，还需要考虑到滤波器的稳定性和抗干扰能力。
稳定性是指滤波器在不同工作条件下的频率响应和增益的稳定性，抗干扰能力是指滤波器对于外部干扰信号的抑制能力。
这些因素需要在设计中进行考虑，并采取相应的措施来提高滤波器的性能。
最后，射频滤波器的设计还需要经过仿真和实验验证。
仿真可以通过电路仿真软件进行，可以对滤波器的频率响应和增益等参数进行评估。
实验验证可以通过实际搭建滤波器电路，并通过测试仪器进行性能测试。
综上所述，射频滤波器设计是无线通信系统中重要的一部分，需要考虑到频率响应、带宽、稳定性和抗干扰能力等因素。
设计方法包括主动滤波器和被动滤波器，设计过程需要经过仿真和实验验证。
通过合理的设计和优化，可以实现高性能的射频滤波器。
射频微波滤波器
对于应用分布式谐振器的带通滤波器
对于半波长，v=1；对于四分之一波长，v=1/2
感谢您的 欣赏
2023
损2dB，带宽1% ～ 20%。
re
1 2
ree
reo
L0.250.250 0.25 c re f0 re
2( K
ree
reo )
ree reo
l T
l
r T r
f T
f
介电常数 尺寸 谐振器的滤波器 对常用 为线胀系数
阻抗和导纳变换器
可用特性阻抗为K或特性导纳为J的四 分之一波长传输线来实现
50 OHMS
50 OHMS
六级交指型带通滤波器
抽头线形式滤波器结构
K f2 f1 f
f0
f0
设计这种滤波器的步骤： 确定作为谐振器间距函数的耦合系数， 用实验方法测得它与尺寸的关系
BfW 0 g1Kn,nB 1fW 0 fg01BngWn
一．测出第一个和最后一个谐振 器的有载Q值，确定它与尺寸 的关系
计算单个有载Q值根据低通原型原值和设计频率 求出必要的归一化耦合系数
测量Q值
QL Z0Z0I 4sin2(l/2L)
也可计算得它与抽 头位置的关系
设计实例
制作高性能高稳定的窄带滤波器，常用于带通和带阻
滤波器。介质的Q值可达5000～10000。
大多用于200 ～ 3000MHz，温度稳定性好，陶瓷板适合表面安装，典型插
基本并联带通滤波器
(2)基本 带阻滤波
器
基本串联带 通滤波器
基本并联带阻滤波器
基本串联带阻滤波器
6级带通滤波器
分布参数滤波器
(并2)联并/联4短/路4开线路构线成构的带成通的带阻滤
第9章 射频滤波器设计
9.2特定滤波器的实现
对于不同的阶数N，可以从右图中找到滤波器衰 减与频率的对应关系。已知Ω=1是3dB截止频率 点，因此可由右图的衰减曲线确定滤波器的阶数。
例如，若要设计—个在Q＝2时，衰减量不小于60dB的 最大平滑低通滤波器，则要求滤波器的阶数N＝10。
右图表明，超过截止频率点后，滤波器的衰减 超过截止频率点后， 超过截止频率点后 量会急剧上升。 量会急剧上升。 当Ω>>1 ,即ω>>ωc时，损耗因数按Ω 2N关系增 加，即频率每增加 个数量级，损耗增加 频率每增加—’个数量级 频率每增加 个数量级， 20NdB。然而到目前为止，我们对此滤波器的相位响 。
9.2特定滤波器的实现
一般归一化低通滤波器的两种可行结 构如图9.17所示， 其中RG＝1, 电路元件值的编号是从信 号源端的g0一直到负载端的gN+1。 电感与并联电容存在对换关系。各个 元件值g由如下方式确定：
所有g值都有数表可查,见下表
9.2特定滤波器的实现
对于g0=1且截止频率ωc=1的最大平滑低通滤波器，表9.2列出了N从1至10的 全部g值。
应仍一无所知。对许多无线通信系统来说，线性的相 位响应(相移)也许比陡峭的衰减或幅度变化更为关键。 遗憾的是，线性相移和陡峭的幅度变化是相互冲
突的。 突的。如果要得到线性相移，则相位函数必须有 与公式(9.35)类似的特征：
其个A1和A2是任意常数。相应的群时延tg是：
9.2特定滤波器的实现
9.2特定滤波器的实现
• • 主要内容： 讨论滤波器和谐振器的一些基本概念和定义 (如：品质因数和有载品质因数)。 然后，引入几种最基本的、多节低通滤波器结构，即已有设计参数表的所谓最 大平滑二项式(巴特沃斯)滤波器和等波纹(切比雪夫)滤波器。掌握将标准最大平 滑二项式或切比雪夫低通滤波器变换为符合要求的特定滤波器的方法，研究如 何用分布参数元件实现这些滤波器的方法。 根据将集总参数元件变为分布参数元件的Bichnk变换和KunDd8规则，我们可以 导出一些实用的方法，采用这些方法可设计出通常情况下都能够实现的滤波器 电路结构。
射频滤波器工艺流程
射频滤波器工艺流程
射频滤波器是一种用于选择性地通过或者抑制特定频率的电子
设备，它在无线通信系统、雷达系统和其他射频应用中起着至关重
要的作用。
其工艺流程可以分为以下几个主要步骤：
1. 设计阶段，在设计阶段，工程师首先确定滤波器需要滤除或
通过的频率范围，并选择合适的滤波器拓扑结构，如低通滤波器、
高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器。
然后进行电路仿真和优化，以确保滤波器的性能满足要求。
2. 材料选择，根据设计要求，选择合适的基底材料和介质材料，通常使用的材料包括陶瓷、玻璃纤维、聚酰亚胺等，这些材料具有
良好的介电特性和机械性能。
3. 制备基底，制备滤波器的基底是制造过程中的关键步骤，通
常采用化学蚀刻、机械加工或压铸成型等工艺来制备具有特定形状
和尺寸的基底。
4. 添加金属层，通过蒸镀、溅射或印刷工艺在基底上添加金属层，形成滤波器的电气结构，包括电容、电感和传输线等元件。
5. 芯片制造，对于集成滤波器，需要在芯片上进行电路布图设
计和制造，包括光刻、蒸镀、蚀刻等工艺步骤。
6. 组装和封装，将制备好的滤波器芯片和其他元件进行组装和
封装，通常采用焊接、粘接或封装工艺，以保护滤波器并方便其在
电路板上的安装和连接。
7. 测试和调试，对制造好的滤波器进行严格的测试和调试，包
括频率响应测试、功率损耗测试等，以确保滤波器的性能符合设计
要求。
总的来说，射频滤波器的工艺流程涉及到材料选择、基底制备、金属层添加、芯片制造、组装封装和测试调试等多个环节，每个环
节都需要精密的工艺控制和严格的质量检验，以确保最终产品的性
能和可靠性。
射频滤波器设计
射频滤波器设计一、引言射频滤波器是一种重要的电子元件，用于滤除射频电路中不需要的频率成分，以保证系统的正常运行。
本文将介绍射频滤波器的设计方法和步骤。
二、射频滤波器的类型根据滤波器的工作原理，射频滤波器可以分为主动滤波器和被动滤波器两大类。
主动滤波器采用放大器等主动元件来实现滤波功能，适用于对信号进行加工和处理的场合；被动滤波器则由电感、电容和电阻等被动元件构成，适用于对信号频率进行筛选和分离的场合。
三、射频滤波器设计步骤1. 确定滤波器的规格和参数：根据应用场景和需求，确定滤波器的工作频率范围、通带衰减、阻带衰减等参数。
2. 选择滤波器的拓扑结构：根据规格和参数要求，选择合适的滤波器结构，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器等。
3. 选择滤波器的元件：根据选定的拓扑结构，选择合适的电感、电容和电阻等元件，并计算它们的数值。
4. 进行滤波器的电路设计：根据元件的数值，设计滤波器的电路图，并进行仿真和优化，以满足预定的滤波规格和参数。
5. 制作滤波器的原型：根据设计的电路图和元件数值，制作滤波器的原型电路板。
6. 进行滤波器的测试和调整：使用仪器设备对滤波器进行测试，如频率响应、插入损耗等，根据测试结果对滤波器进行调整和优化。
7. 滤波器的最终验证和生产：经过调整和优化后的滤波器，需要进行最终的验证测试，确保其满足设计要求。
之后，可以进行批量生产和应用，以满足实际的工程需求。
四、射频滤波器设计的注意事项1. 保持信号的完整性：滤波器的设计需要综合考虑信号质量与功耗等因素，确保通信信号的完整性。
2. 抑制杂散信号：射频滤波器的设计要能有效抑制杂散信号，以避免对系统产生不需要的干扰。
3. 阻止电磁干扰：射频滤波器也需要具备一定的抗干扰能力，以阻止外界的电磁干扰对系统的影响。
4. 注意滤波器的可靠性和稳定性：射频滤波器在工作过程中需要保持一定的可靠性和稳定性，以确保系统的正常运行。
五、结语射频滤波器的设计是一项复杂而重要的工作，它能够有效地滤除射频电路中不需要的频率成分，保障系统的稳定运行。
通信电子中的射频滤波器设计技术
通信电子中的射频滤波器设计技术射频滤波器是通信电子中不可或缺的重要组件。
它可以有效地滤除同频干扰信号，保证接收到的信号纯净无杂。
射频滤波器的设计技术一直是通信电子领域的热门话题，本文将从几个方面来探讨射频滤波器的设计技术。
一、射频滤波器的作用首先，我们需要明确射频滤波器的作用。
一个完整的电子系统由多个组成部分组合而成，它们之间的频率差异会引起互相的干扰。
射频滤波器就是为了解决这个问题而存在的，它主要的作用就是对信号进行筛选和加工，将杂乱无章的信号转化为可利用的信号。
二、射频滤波器的种类射频滤波器种类繁多，按照工作原理分为有源和无源两种类型。
它们又可以按照滤波带宽的大小分为狭带滤波器和宽带滤波器两种类型。
在实际设计中，不同的应用场景对滤波器的要求也不同，依据具体情况选用合适的滤波器种类是非常重要的。
三、射频滤波器的设计流程射频滤波器的设计流程主要包括初步选择滤波器类型、确定频率响应、计算元器件参数、电路仿真和测试评估等环节。
在设计中需要充分考虑电路的稳定性、抗干扰能力和输出功率等指标。
同时还需要注重芯片选型、电路布局和连接方式等细节，以此确保设计的高性能和稳定性。
四、影响射频滤波器性能的因素射频滤波器的性能受多种因素影响，其中最常见的是输入信号的频率、射频滤波器的通带和阻带带宽、滤波器的群延迟和相位失真等。
在实际设计中，需要针对不同的应用场景和需求，对这些因素进行合理的控制和优化，以最大限度的提升滤波器的性能。
五、射频滤波器的应用场景在通信电子领域，射频滤波器广泛应用于移动通信、卫星通信、无线电视、雷达、天线等领域。
随着电子技术的不断进步，射频滤波器的应用场景还会不断扩展。
因此，在未来的日子里，射频滤波器的设计技术也必然会不断更新和优化。
六、射频滤波器的挑战和机遇射频滤波器的设计技术面临着不少挑战。
其中最大的难题是如何实现高性能、小尺寸、低成本的解决方案。
同时，在新一代通信技术的发展背景下，射频滤波器需要具备更高的带宽、更低的功耗和更强的抗干扰能力。
《射频滤波器》课件
案例一：某型通信设备的射频滤波器设计
总结词
通信设备中的关键元件
详细描述
在某型通信设备中，射频滤波器是关键元件之一，用于筛选和过滤不同频率的信号，确保设备正常、稳定地工作 。该案例重点介绍了如何根据通信设备的性能要求，设计符合要求的射频滤波器，并考虑了滤波器的稳定性、插 入损耗、回波损耗等因素。
案例二：某型雷达系统的射频滤波器实现
详细描述
在某型导航系统中，射频滤波器用于选择和 抗干扰，确保系统能够准确、可靠地接收和 处理导航信号。该案例重点介绍了如何对现 有的射频滤波器进行优化，提高其抗干扰能 力和信号选择准确性，以满足导航系统的高 精度和高可靠性要求。
优化电路和腔体结构，减小插 入损耗和反射损耗。
元件匹配
优化元件匹配，减提高滤波器的温度稳定性，减 小环境温度对性能的影响。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
射频滤波器的应用
通信系统
移动通信
射频滤波器用于移动通信基站和终端设备，实现信号的接收和发送，确保通信 质量。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
《射频滤波器》PPT 课件
目录
CONTENTS
• 射频滤波器概述 • 射频滤波器的设计与实现 • 射频滤波器的应用 • 射频滤波器的发展趋势与挑战 • 射频滤波器的实际案例分析
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
实现方法
01
02
03
04
PCB工艺
采用PCB工艺，实现滤波器的 电路部分。
微波与射频滤波器的设计技术及实现
微波与射频滤波器的设计技术及实现微波与射频滤波器的设计技术及实现微波与射频滤波器是无线通信和雷达等系统中必不可少的基本组件。
它们主要用于过滤和选择频率，以保证系统能够正确地工作。
本文将介绍微波与射频滤波器的设计技术及实现。
一、微波与射频滤波器的分类微波与射频滤波器按其结构分类，可以分为三种类型：谐振器滤波器、微带滤波器和波导滤波器。
谐振器滤波器是一种基于谐振原理的滤波器，它由电容器和电感器构成。
谐振器滤波器广泛用于VHF、UHF、LSB等无线通信系统中，因其具有简单、可靠、成本低等优点而备受青睐。
微带滤波器是一种新型的滤波器，它具有小巧轻便、制造成本低等优点，并可以轻松地集成到其他无线通信设备中，如手机、无线路由器、蓝牙等。
波导滤波器是一种典型的微波滤波器，主要用于微波波段的通信系统和雷达系统中。
波导滤波器具有频带宽度宽、高品质因数等优点。
二、微波与射频滤波器的设计技术1. 频带选择：首先需要确定滤波器要工作的频段范围。
2. 滤波器的拓扑结构：根据所需要的滤波特性，选择合适的拓扑结构，如低通、高通、带通、带阻或全通。
3. 元件选择：根据拓扑结构以及所需要的频带范围、衰减和带宽等参数，选择合适的元件，如电容、电感、电阻等。
4. 拓扑优化：通过改变设计参数，使滤波器性能达到最佳。
5. 电路仿真与调试：使用电路仿真软件对滤波器进行仿真，并通过电路实验对滤波器进行优化和调试。
三、微波与射频滤波器的实现通常，微波与射频滤波器的实现分为两种方式：一种是集成电路实现，另一种是离散元件实现。
集成电路实现的滤波器具有尺寸小、重量轻、成本低等优点，并且可靠性较高，但在电性能和频率响应方面存在一定的局限性。
离散元件实现的滤波器具有设计灵活、可调性强等优点，但成本较高，制造复杂度也比较高。
总的来说，微波与射频滤波器在无线通信和雷达等系统中发挥着重要的作用，其设计技术和实现方式也在不断地更新和进步。
未来，随着无线通信技术的不断发展，微波与射频滤波器的应用也将会越来越广泛。
射频滤波器的设计与仿真毕业设计
射频滤波器的设计与仿真毕业设计首先，射频滤波器的设计需要明确设计要求和性能指标。
在本设计中，我们选择了一个带通滤波器作为研究对象，要求滤波器具有较好的通带特性和抑制带特性。
具体地，我们希望滤波器的通带范围为2GHz至4GHz，通带波纹小于1dB，抑制带最小衰减为20dB。
其次，射频滤波器的设计可以采用传统的网络理论方法，如电抗耦合法、串联法、并联法等。
在本设计中，我们选择了电抗耦合法进行设计。
电抗耦合法通过选择合适的电抗元件（电感和电容）来实现滤波器的频率响应。
具体地，我们根据设计要求选择了合适的电感和电容值，并通过计算和模拟来验证设计的有效性。
然后，射频滤波器的仿真可以借助于电磁仿真软件，如ADS、HFSS等。
在本设计中，我们选择了ADS软件进行滤波器的仿真。
ADS软件提供了丰富的射频元件模型和仿真工具，可以方便地进行滤波器的建模和仿真。
具体地，我们根据设计的电路图和元件参数，在ADS中建立了一个滤波器的电路模型，并通过参数优化和频率响应分析来验证设计的有效性。
最后，射频滤波器的设计与仿真还需要考虑实际的制造和调试过程。
在本设计中，我们将选择合适的电感和电容元件，并进行布局和连接的设计，以便实现滤波器的制造。
同时，在制造完成后，我们将进行实际的调试和测试，以验证滤波器的性能和指标是否满足设计要求。
总之，本毕业设计旨在通过设计和仿真一个射频滤波器，来探索射频滤波器的设计原理和仿真方法。
通过本设计，我们希望能够深入了解射频滤波器的工作原理和设计方法，并通过实际制造和调试来验证设计的有效性。
希望本设计能够为射频滤波器的设计与仿真提供一定的参考和指导。
射频滤波器
在本次试验中，充分的利用到了学过的知识，进一步复习了低通滤波器的设计及由集总参数电路如何转换为分布参数电路。
通过本次实验，学会了滤波器的基本原理以及基本的设计方法（如巴特沃斯设计方法），并利用其方法及相应的变换规则成功地设计出微带线低通滤波器。
在设计过程中，利用了ADS电路仿真软件，根据实验参数设计出的电路拓扑结构与理论计算结果基本一致，并满足实验要求。根据仿真结果手工制作成实际的电路板，达到实验要求。本次实验理论计算，软件仿真设计，实际手工实践有效地结合在一起，这是一次非常有价值意义的设计实验。
滤波器的设计方法有如下两种：经典方法：即低通原型综合法，先由衰减特性综合出低通原型，再进行频率变换，最后用微波结构实现电路元件。软件方法:先由软件商依各种滤波器的微波结构拓扑做成软件，使用者再依指标挑选拓扑、仿真参数、调整优化。
本次实验要求使用巴特沃斯设计最平坦响应变换过程。（电路采用对称结构）
四、[变换过程]：
五、[电路设计仿真]
利用ADS仿真软件对电路进行集总参数和分布参数设计。在设计向导中输入设计要求参数，向导会自动生成集总参数形势的电路拓扑结构，连接形成仿真电路，进行仿真。观察符合要求后，再次利用向导将集总参数电路转换成分布参数的电路结构，并可以形成集总参数的电路结构模型。
连接成仿真电路，设置频率的起始为100MHz，结束点为4GHz和步长为1MHz。
图4电路结构
利用向导，根据参数设置将电路转化为分布参数的低通滤波器：
图5底层集总电路
对形成的集总参数进行电路仿真，得到的仿真图如下：
图6集总电路S参数曲线
利用相应的变换规则将电路转换成分布参数的电路形式：
图7分布电路
对形成的分布参数进行电路仿真，得到的仿真图如下：
射频滤波器的仿真和设计
2001.7 B ６０通信领域一向要求精确的频率控制和频率鉴别设计人员做了很多努力许多应用中都采用了石英晶体因为它们具有非常好的频率选择性在这一频率范围内在双向移动通信以及点对点射频通信晶体滤波器起到更为重要的作用在分立晶体滤波器中而单片滤波器中分立晶体滤波器可分为窄带宽带滤波器和极宽带滤波器分立谐振滤波器要比单片滤波器的设计更好分立晶体滤波器在设计时有更大的灵活性利用晶体静态电容设计出窄带晶体滤波器两种实现方式的优点和缺点与石英元件的物理特性和电路本身的性能有关介绍了中心频率为３０ＭＨｚ的分立晶体滤波器的设计频率稳定性以及衰减相关的精确参数此外并给出了滤波器的热性能分析中心频率３０ＭＨｚ１０ＫＨｚ无限衰减频率位于离中心频率１２个半带宽的地方８５ｐｐｍ选用了梯形滤波器（参见图１其中晶体工作于基本模式切割角度为３５ｏ１５相对晶体光轴当采用合适的石英晶体时的温度范围内２０ｐｐｍ的稳定度是很容易的即并联与串联电容的比值这只有采用ＡＴ切割方式才能达到而且这一配置方式轻微的不对称性并没有太大的影响在此应用中因此在电路中不需要采用微调电容器即使由于并联电容的射频滤波器的仿真和设计Simulation and Design of RF Filters2001.7 B ６１变化而造成所有峰值不精确重合此外因此晶体中的寄生振荡对这一配置影响也较小还允许采用具有相似阻抗的谐振器接近谐振频率时晶体可以利用串联的电阻Ｒ１此外还有一个并联电容Ｃ０对工作在３０ＭＨｚ左右的ＡＴ方式切割的晶体从表１和表２可以观察到这一结构是中心对称的滤波器仿真在建立样机前有很多程序可以采用从图２和图３我们可以看到仔细观察图２中的响应可以看到３ｄＢ带宽比要求的带宽稍微窄一些还有点轻微的不对称谐振器等效电路的电容比确定的最大带宽为图３示出了无限衰减频率位于离中心频率１２个半带宽的地方８０ｐｐｍ然而事先确定滤波器随温度变化的频率是非常重要的为确定滤波器的热性能为此必须包括晶体等效电路参数的热性能在－２０＋７０频率稳定度为为清楚起见）时的曲线以及在正常温度时的曲线这一温度图５示出了温度在工作范围内变化时以ｐｐｍ表示同时正如图４中看到的８５ｐｐｍ的晶体设计的滤波器大约变为对于其它情况图４给出的是最不利的情况为满足设计要求之所以选择这一网络类型是因为可以提供窄且稳定的带宽同时滤波器的温度变化要比晶体大为得到给定温度稳定性的滤波器钟灿涛。
了解电子信息工程中的射频滤波器设计原则
了解电子信息工程中的射频滤波器设计原则电子信息工程是一个广泛而复杂的领域，其中射频滤波器设计是其中一个重要的组成部分。
射频滤波器在无线通信、雷达、卫星通信等领域起着至关重要的作用。
本文将介绍射频滤波器设计的原则和一些常见的设计方法。
首先，了解射频滤波器的基本原理是设计的基础。
射频滤波器的主要功能是根据需要选择或排除特定频率范围内的信号。
它可以通过滤波器的频率响应来实现这一功能。
常见的射频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。
在进行射频滤波器设计时，需要考虑一系列的设计原则。
首先是频率选择，即确定需要滤除或通过的频率范围。
这取决于具体的应用场景和需求。
其次是滤波器的阻带和通带的性能要求。
阻带和通带的性能要求包括衰减和波纹等参数。
这些参数决定了滤波器的性能和精度。
射频滤波器的设计还需要考虑到滤波器的类型和结构。
常见的射频滤波器结构包括LC滤波器、SAW滤波器、微带滤波器等。
每种滤波器结构都有其适用的特定场景和性能要求。
选择适合的滤波器结构是设计的关键。
另外，射频滤波器的设计还需要考虑到功耗和尺寸。
在电子设备中，功耗和尺寸是非常重要的因素。
射频滤波器的设计需要在满足性能要求的前提下，尽量减小功耗和尺寸。
这需要在设计过程中进行合理的权衡和优化。
在射频滤波器设计中，还需要考虑到阻抗匹配和损耗。
阻抗匹配是为了确保滤波器与其他电路之间的阻抗匹配，以提高信号传输效率。
损耗是指滤波器在传输过程中产生的能量损耗。
尽量减小损耗是设计的目标之一。
除了上述的设计原则，射频滤波器的设计还需要考虑到一些特殊的问题。
例如，温度对滤波器性能的影响、材料的选择和制造工艺等。
这些因素都会对滤波器的性能产生一定的影响，需要在设计过程中进行充分的考虑和分析。
总结起来，射频滤波器设计是电子信息工程中的重要组成部分。
设计一个性能优良的射频滤波器需要考虑到频率选择、阻带和通带的性能要求、滤波器的类型和结构、功耗和尺寸、阻抗匹配和损耗等多个方面。
(整理)实验一射频滤波器设计
实验一射频滤波器设计一、实验目的（1）了解微波滤波电路的原理及设计方法。
（2）学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
（3）掌握微带滤波器的制作及调试方法。
二、实验内容（1）使用ADS软件设计一个微带带通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。
（2）根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
（3）对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
三、设计指标设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。
四、实验原理下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振电路。
在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标进行优化仿真。
S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变化曲线的形状上。
S11(S22)参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波比。
如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，并且影响系统的前后级匹配，使系统性能下降。
五、实验步骤（1）启动ADS（2）创建新的工程文件（3）生成微带滤波器的原理图，如图1所示。
图1 微带滤波器原理图等效电路(4) 设置微带电路的基本参数双击图上的控件MSUB设置微带线参数H:基板厚度(0.8 mm)Er:基板相对介电常数(4.3)Mur:磁导率(1)Cond:金属电导率(5.88E+7)Hu:封装高度(1.0e+33 mm)T:金属层厚度(0.03 mm)TanD:损耗角正切(1e-4)Roungh:表面粗糙度(0 mm)(5) 计算微带线的线宽和长度滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到，具体方法是点击菜单栏Tools -> LineCalc -> Start Linecalc，填入50 Ohm和90 deg可以算出微带线的线宽1.52 mm和长度13.63 mm(四分之一波长)。
微波与射频滤波器的设计技术及实现
微波与射频滤波器的设计技术及实现微波与射频滤波器在通信系统中起到了至关重要的作用。
它们能够去除无用的频率分量，使得信号能够更好地传输和处理。
本文将介绍微波与射频滤波器的设计技术及实现方法。
微波与射频滤波器的设计首先需要确定滤波器的类型和规格。
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。
根据实际需求选择合适的滤波器类型。
在确定滤波器规格时，需要考虑到滤波器的截止频率、带宽、衰减等参数。
微波与射频滤波器的设计通常采用传统的电路设计方法。
首先，根据滤波器类型和规格，选择合适的滤波器结构。
常见的结构包括LC 滤波器、RC滤波器、LRC滤波器、晶体滤波器等。
根据实际应用需求，选择合适的结构。
接下来，需要进行滤波器的参数设计。
根据滤波器的类型和规格，计算出滤波器的元件数值。
例如，对于LC滤波器，可以通过计算电感和电容的数值来满足滤波器的要求。
对于晶体滤波器，则需要选择合适的晶体谐振频率和带宽。
设计完成后，需要进行滤波器的仿真和优化。
可以使用各种电磁仿真软件对滤波器进行仿真，分析其频率响应、衰减特性等。
根据仿真结果，进行滤波器的优化调整，以满足设计要求。
设计完成后，就可以进行滤波器的制作和测试。
制作滤波器时，需要选择合适的元件并进行布局和连接。
制作完成后，可以使用频谱分析仪等测试设备对滤波器进行性能测试。
测试结果应与设计要求相符合。
除了传统的电路设计方法，近年来也出现了一些新的设计技术和方法。
例如，微带线滤波器采用了微带线技术，具有尺寸小、重量轻、制作工艺简单等优点。
微波集成滤波器则将滤波器集成在微波集成电路中，具有体积小、集成度高等特点。
微波与射频滤波器的设计技术及实现方法多种多样。
根据实际需求选择合适的滤波器类型和结构，进行参数设计和优化，最终制作和测试滤波器。
通过不断的研究和创新，可以进一步提高微波与射频滤波器的性能和应用范围，为通信系统的发展做出贡献。
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其中TN(Ω)为N阶切比雪夫多项式，a是用 于调整通带内波纹高度的常数因子。例如 设a＝1，当Ω＝1时则有： 通带内各点的衰减都在3dB以下(等波纹)。
特定滤波器的实现
如右图 a＝1时，切比雪夫滤波器的损耗因数和插入损耗。 a＝1时，谐振频率(Ω ＝1)点同样具有3dB衰减响应。 通过适当选择系数a ，可以控制切比雪夫滤波器通带内波纹的 幅度。 当-1≤Ω ≤1：切比雪夫多项式的函数值在—1至+1间振荡： 切比雪夫多项式平方后的函数值将在0至1间变化。 则：当-1≤Ω≤1，由滤波器导致的最小衰减是0dB， 最大衰减是IL＝10log(1+a2)， 设波纹峰值为RPLdB,则 例如：若需要波纹值为0.5dB，则 必须取a＝(100.5/10-1) ＝0.3493。 波纹分别为3dB和0.5dB的1至10 阶切比雪夫滤波器衰减曲线如图 9.2l和图9.22所示。 由图可见：通带内的波纹越大则 通带到阻带的过渡就越陡峭。
•
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
• 9.1．1 滤波器的类型和技术参数
一、四种基本的理想滤波器：低通滤波器、高通滤波器、带 通滤波器和带阻滤波器。 1、如右图归纳出了四种滤波器的衰减系数与归一化角频率 的关系。其中参数Ω ＝ω /ω c 为相对于角频率ω c的归一化频
率 对于低通和高通滤波器ω c是截止频率，对于带通和带阻 滤波器ω c是中心频率。
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
• 上述滤波器参数都可以通过如图9.3所示的典型带通衰 减曲线来说明。由于滤波器的衰减特征是根据它与归 一化频率的对应关系画出的，所以其中心频率fc被归一 化为Ω ＝1，而3dB上、下边频对称于该中心频率。在 这两个3dB衰减频率点之外，衰减量急剧增加并迅速达 到60dB的阻带衰减值，此处就是阻带的起始点。 品质因数Q：描述滤波器的频率选择性的参数，品质 因数通常被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： 其中功率损耗Ploss等于单位时间内的耗能（注意区 别有载滤波器和无载滤波器的不同）。 通过下例说明
9.2特定滤波器的实现
一般归一化低通滤波器的两种可行结 构如图9.17所示， 其中RG＝1, 电路元件值的编号是从信 号源端的g0一直到负载端的gN+1。 电感与并联电容存在对换关系。各个 元件值g由如下方式确定：
所有g值都有数表可查,见下表
9.2特定滤波器的实现
对于g0=1且截止频率ω c=1的最大平滑低通滤波器，表9.2列出了N从1至10的 全部g值。
解：我们利用带通滤波器传递函数式求解这 个问题。以dB表示的滤波器衰减曲线
滤波器衰减曲线和相位曲线己标在图 9.11中。由此图可以估算出滤波器的谐 振频率fo大约是1.5GHZ，精确值为
由图可见带通滤波器在其谐振点处具有最小衰 减，而且其阻带到通带的过渡非常缓慢.
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
若将申联电路替换为并联电路（如图所示）， 则只需用1／y替换公式中的Z就可 以得到：
通常滤波器的品质因数Q比实际阻抗或实际导纳更容易测量(采用网络分析仪)。 而带通或带阻滤波器的阻抗或导纳值也可以采用某种品质因数Q来表达。 例如，串联谐振电路的阻抗可以表示为：
并联谐振器导纳为：
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
现在研究如下情况： 如图9.14(a)所示的传输线系统，传 输线的特性阻抗为zo，该传输线在 信号端和负载端均处于匹配状态： ZL=ZG=Z0 则：负载上得到的功率PL就是信号源 输出的全部资用功率Pin ：
2、低通滤波器的衰减曲线：右下图画出了二项式(巴特沃 斯)、切比雪夫以及椭圆函数(Cauer)低通滤波器的衰减曲 线。 二项式滤波器 具有单调的衰减曲线，一般说来也比较容易实
现。遗憾的是，若想在通带和阻带之间实现陡峭的过渡衰减变化， 需要使用很多元件。 切比雪夫滤波器具有较好的陡峭过渡衰减曲线，但通带内的衰 减曲线有某种程度的起伏，或者说波纹。且衰减曲线的波纹在通 带内或阻带内保持相等的幅度，这种滤波器的设计依据于所谓的 切比雪夫多项式。 可以看出，对于二项式和切比雪夫滤波器，当Ω →∞时，滤波器 的衰减趋于无穷大。 椭圆函数滤波器在通带与阻带间的过渡变化最陡峭，但代价是 其通带和阻带内均有波纹。由于椭圆函数滤波器设计在数学上的 复杂性，我们将不再做进一步的讨论
在有载情况时．以三种品质因数分析，以连接了源内阻Rc和负载电阻RL的串联谐振电路，即带通 滤波器为例，把上述两个电阻合在—起构成如图9.13所示的电路结构。
损耗可以归结为由外接电阻R5单独产生，内部电阻R单独产生或它们共同产生。因 此，我们必须分三种情况讨论：
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
9.1 谐振器和滤波器的基本结构 四、插入损耗
对于储能系统或LC网络，用品质因数来计 算滤波器的3dB通带或阻带的带宽： fo是谐振频率 品质因数描述了持定谐振电路结构的重要内 在特征——能耗。 Q=1/d d是耗散系数 耗散系数与电路结构是串联(RLC)还是并联 ((GLC)有关。见后表9.1
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
表9.1中的电路都是空载滤波器(即滤波器没有任何外接负载)。
应仍一无所知。对许多无线通信系统来说，线性的相 位响应(相移)也许比陡峭的衰减或幅度变化更为关键。 遗憾的是，线性相移和陡峭的幅度变化是相互冲
突的。如果要得到线性相移，则相位函数必须有 与公式(9.35)类似的特征：
其个A1和A2是任意常数。相应的群时延tg是：
9.2特定滤波器的实现
9.2特定滤波器的实现
第9章射频滤波器设计
• • • • 9.1谐振器和滤波器的基本结构 9.2特定滤波器的实现 9.3滤波器的实现 9.4耦合微带线滤波器
第9章射频滤波器设计
根据基本电路理论，滤波器可以大致分为四类：低通、高通、带通 和带阻滤波器。低通滤波器允许低频信号以很小的衰减量从输入端口 传输到输出端口，当信号频率超过特定的截止频率后，信号的衰减量 将急剧增大，从而使输出端口的信号幅度下降。高通滤波器的特征恰 好相反，此时低频信号分量的衰减很大，即低频信号分量的输出幅度 下降了，当信号频率超过特定的截止频率后，信号则以很小的衰减量 从输入端口传输到输出端口。带通和带阻滤波器由特定的下边频和上 边频划分出确定的频带，在这个频带内，信号衰减量相对于其他频段 有低(带通)或者高(带阻)的衰减量。
(Neper)为单位表示响应幅度的最大值与最小值之差。切比雪夫滤波器设计方法能够精确 地控制波纹的幅度。
带宽：对于带通滤波器，带宽的定义是通带内对应于3dB衰减量的上边频和 下边频的频率差： 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： 阻带抑制：在理想情况下，我们希望滤波器在阻带频段内具有无穷大的衰减 量。但是，实际上我们只能得到与滤波器元件数目相关的有限衰减量。在实 际情况中，为了使阻带抑制与矩形系数建立联系[式(9.3)]，通常以60dB作为 阻带抑制的设计值。
3、 带通和带阻滤波器 带通滤波器可以采用串联或并联结构的RLC电 路构成。图9.10是包括源阻抗和负载阻抗的串联 结构滤波器电路图
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
• • 例题9.1带通滤波器的响应 设带通滤波器的Zl=ZG＝50Ω ，L＝5nH， R=20 Ω ,c＝2PF。求滤波器的频率响应，画 出传递函数的相位与频率的关系以及传递函 数以dB表示的衰减曲线。
其中，QF为滤波器的固有品质因数，QE为外部品质因数。 变换为：
其中fc是滤波器的中心频率或谐振频率。
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
三、滤波器的重要特点
滤波器设计的关键点是根据输入电压 或根据信号源电压，确定输出电压
1、低通滤波器
如图为连接了负载电阻的一阶低通滤波器，可用4个级 连ABCD参量网络(标号为1—4)来构成(如右下图）。则 整个级连网络的ABCD参量为：
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
如右图为有载滤波器：输人端口与信号源相连，输出端口 与负载相连 此时功率损耗通常被认为是外接负载上的功率损耗和滤 波器本身功率损耗的总和，品质因数称为有载品质因数QLD.， 如果对有载品质因数QLD取倒数，可以得到：
•
由于总功耗包含滤波器的功耗以及外接负载的功耗，上式可以简化为：
设源阻抗和负载阻抗均为纯电阻性，即 当ω →0
分压关系同直流情况 说明高频段具有0电压输出的低通特性
ω →∞
9.1 谐振器和滤波器的基本结构
当 滤波器即化为空载状态并在极限状态 下得到纯一阶系统的结果： 采用奈贝(NP)计量衰减系数： 采用dB计量衰减系数： 相应的相位 群时延（相位相对于角频率的变化率） 通常需要设计具有线性相位的滤波器，则
二、切比雪夫滤波器
等波纹滤波器的设计思路是用切比雪夫多项式TN(Ω )来描述滤波器插 入损耗的函数特性：
前5个切比雪夫多项式
前两个切比雪夫多项式分别为常数和线性函数、后二个切比 雪夫多项式分别为二次、三次和四次函数，一阶至四阶切比 雪夫多项式的图形如右图。 显然，各阶切比雪夫多项式曲线均在a±I之间振荡，根据切 比雪夫多项式，可以得到传送函数的幅度H( Ω )为：
9.2特定滤波器的实现
对于不同的阶数N，可以从右图中找到滤波器衰 减与频率的对应关系。已知Ω =1是3dB截止频率 点，因此可由右图的衰减曲线确定滤波器的阶数。