平面带通滤波器设计说明
带通滤波器设计任务书
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院
题目：带通滤波器设计
初始条件：直流可调稳压电源一台、信号发生器一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具
体要求）
1、技术要求：
设计一个有源滤波电路，使它能通过规定范围的频率信号（通带范围自己选定），测量幅频特性，求出带通滤波器的带宽并与理论值相比较，通过测量通带内输入输出电压，算出通带电压放大倍数。
2、主要任务：
（一）设计方案
（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；
（2）以模拟器件电路为主，设计一个带通滤波器（实现方案）；
（3）依据设计方案，进行预答辩；
（二）实现方案
（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；
（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；
（6）在面包板上组装电路；
（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；
（8）撰写设计说明书，进行答辩。
3、撰写课程设计说明书：
封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期
任务书
目录（自动生成）
正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；
4、调试过程及结论；
5、心得体会；
6、参考文献
成绩评定表
时间安排：
课程设计时间：17周－18周
17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；
18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。
指导教师签名：年月日
系主任（或负责老师）签名：年月日。
带通滤波器设计
LC椭圆函数带通滤波器设计要求带通滤波器，在15kHz～ZOkHz的频率范围内，衰减最大变化1dB，低于14.06kHz和高于23kHz频率范围，最小衰减为50dB,Rs=RL=10kΩ。
③运行Filter Solutions程序。
点击“阻带频率”输人框，在“通带波纹（dB）”内输人0.18，在“通带频率”内输人1，在“阻带频率”内输人1.456，选中“频率单位－弧度”逻辑框。
在“源阻抗”和“负载阻抗”内输人1。
④点击“确定阶数”控制钮打开第二个面板。
在“阻带衰减（dB）”内输人50，点击“设置最小阶数”按钮并点击“关闭”，主控制面板上形式出“6阶”，选中“偶次阶模式”逻辑框。
⑤点击“电路”按钮。
Filter s。
lutions提供了两个电路图。
选择“无源滤波器1”，如图1（a）所示。
⑥这个滤波器必须变换为中心频率ω0=1的归一化带通滤波器。
带通滤波器的Q 值为：把所有的电感量和电容值都乘以Qbp°然后用电感并联每一个电容、用电容串联每一个电感使其谐振频率为ω0=1，该网络被变换为带通滤波器。
使用的谐振元仵是原元件值的倒数，如图1（b）所示。
⑦按照图1的方式转换Ⅱ型支路。
变换后的滤波器见图1（c）。
在原理图下标出了以rad/s为单位的谐振频率。
⑧用中心频率fo=17.32kHz和阻抗10kΩ对滤波器进行去归一化以完成设计。
将所有的电感乘以Z/FSF，所有的电容除以z×FSF，其中z=104，FSF=2πfe=1.0882×105。
最终的滤波器见图1（d）。
图1（c）中的归一化谐振频率直接乘以几何中心频率fo=17.32kHz即可得到谐振频率。
频率响应见图1（e）。
滤波器的主要参数滤波器的主要参数（Definitions) 中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的中心频率f 0 ，一般取f 0 =（f 1 +f 2 ）/2，f 1 、f 2 为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
平行耦合微带线带通滤波器调试经验
平行耦合微带线带通滤波器调试经验1.通过分析平行耦合微带线带通滤波器的电路结构,提出了一种消除滤波器带宽偏离指定设计带宽和在截止频率附近缓和通带内电压驻波比波动过大的方法.疑问：1.什么是电压驻波比？为什么会导致电压驻波比波动过大？有什么危害？解决的办法？2.远距滤波器的基本单元：就是由2条距离很将近的微带线形成的均衡耦合节,在这2条微带线之间可以产生电磁耦合现象,微带线的奇模、偶模通过公共直奔地板产生的耦合效应产生了奇模特性阻抗(zoo)和偶模特性阻抗(zoe).当微带线长度为滤波器中心频率对应波长的1/4时,微带线就具有了远距滤波器特性,即可形成一个均衡耦合节.由于使用单个远距滤波器单元无法赢得较好的滤波器积极响应和平缓的通带回阻带的过渡阶段,因此常将n+1个均衡耦合节级连以形成平行耦合微带线远距滤波器。
均衡耦合节的两端存有短路、开路2种结构疑问：为什么微带线长度为滤波器中心频率对应波长的四分之一，微带线就具备了带通滤波器的特性？3.带通滤波器的设计步骤：1、制定滤波器的技术要求2、根据技术建议,选取设计方法和挑选最合适的标准低通滤波器参gk(k=0,1,?,n,n+1)3、确认归一化频宽、上边频和下边频,按公式排序奇模、偶模的特征电阻值,从而确认微带线的间隔、宽度、长度4、应用eda工具对初步设计进行仿真、优化,然后进行误差分析或谐范围分析以进一步提高设计质量5、制作样品.疑点：史密斯圆怎么看看？如何排序滤波器的技术参数：截止频率，拎内膨胀，charged膨胀，微带线尺寸如何挑选和排序。
什么就是拎内波纹，如何排序，对滤波器存有和影响？采用ads软件优化过后，采用手工调节曲线时发现改变某些参数时曲线将规律的变化。
具体经验如下：1.当减小s1的值时，s11曲线下移，增大时，s11曲线上移，若曲线中通带内波纹过大，也可以通过调节s1来使得曲线变得光滑，减小带内纹波，当s1减小时还可以使得s11和s21曲线之间的距离增大。
有源带通滤波器设计
有源带通滤波器设计引言有源带通滤波器是一种常见的滤波器类型，用于滤除特定频率范围内的信号。
本文将介绍有源带通滤波器的设计过程和原理，以及如何使用基本电路元件实现。
有源带通滤波器原理有源带通滤波器是一种组合了放大器和带通滤波器的电路。
通过选择合适的放大器增益和滤波器参数，可以实现在一定频率范围内放大输入信号，并抑制其他频率上的信号。
有源带通滤波器的基本原理是选择适当的带通滤波器作为前馈网络，将放大器的输出信号反馈到滤波器的输入端，以实现对特定频率范围内的信号的放大。
有源带通滤波器设计步骤有源带通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：步骤1：确定滤波器参数首先需要确定希望滤波器通过的频率范围。
这个范围可以根据具体的应用需求来确定。
同时还需要确定滤波器的截止频率和带宽。
这些参数将在后续的设计中使用。
步骤2：选择放大器根据滤波器的参数和所需增益，选择合适的放大器。
放大器的增益应该满足滤波器要求的放大倍数。
步骤3：设计前馈网络根据所选的放大器和滤波器参数，设计前馈网络。
前馈网络应具有带通滤波器的特性，可以选择不同的滤波器拓扑结构，如巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。
步骤4：选择反馈电阻选择合适的反馈电阻，以实现对滤波器输出信号的反馈。
步骤5：分析、模拟和优化进行电路分析和模拟，通过调整电路参数来优化滤波器的性能。
可以使用电路仿真软件进行模拟，并使用适当的优化方法来改善滤波器的频率响应和增益特性。
步骤6：实现电路根据设计结果，通过选取合适的电路元件来实现滤波器电路。
注意选择适当的操作放大器供电电压和电源。
有源带通滤波器设计示例下面是一个示例设计过程，以说明有源带通滤波器的设计思路。
步骤1：确定滤波器参数假设我们希望设计一个有源带通滤波器，通过频率范围为1kHz到10kHz的信号。
截止频率选择为2kHz，带宽选择为1kHz。
步骤2：选择放大器根据所需增益，选择一个增益足够的放大器。
假设选择一个增益为20倍的放大器。
1到30赫兹的带通滤波器-概述说明以及解释
1到30赫兹的带通滤波器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在撰写本文中，我们将重点介绍1到30赫兹的带通滤波器。
带通滤波器是一种常见的电子滤波器，用于选择特定范围内的频率信号。
在本文中，我们将探讨其概念、工作原理和应用。
带通滤波器的基本原理是通过阻止或放行特定频率范围内的信号来实现滤波效果。
比如在1到30赫兹的频率范围内，滤波器可以过滤掉低于1赫兹和高于30赫兹的信号，只保留在这个范围内的信号。
这就使得滤波器非常适用于许多应用，如声音处理、通信系统和医学设备等。
带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成。
低通滤波器可以将低于截止频率的信号通过，而高通滤波器可以将高于截止频率的信号通过。
当这两个滤波器结合在一起时，就形成了一个带通滤波器。
带通滤波器在各个领域都有广泛的应用。
在音频处理中，它可以用于消除噪音，提升音频质量。
在通信系统中，带通滤波器可以用来选择特定频段的信号，以便传输和接收。
在医学设备中，它可以用于识别和分析特定频率范围内的生物信号，如心电图和脑电图等。
综上所述，本文将详细介绍1到30赫兹的带通滤波器的概念、工作原理和应用。
通过阅读本文，读者将能够更好地理解带通滤波器的作用和重要性，并在相关领域中应用其知识。
接下来的章节将进一步探讨带通滤波器的细节和实际应用案例。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述:2.1 赫兹与频率的关系首先，我们将介绍赫兹与频率之间的关系。
赫兹是表示每秒周期性事件发生次数的单位，常用于描述声波、电磁波等波动现象的频率。
频率则是指每单位时间内所发生的周期性事件的次数，通常以赫兹为单位进行衡量。
我们将详细探讨赫兹与频率之间的转换关系，以便读者能够更好地理解本文涉及到的带通滤波器的工作原理。
2.2 带通滤波器的定义与原理在这一部分，我们将详细介绍带通滤波器的定义和原理。
带通滤波器是一种能够通过特定频率范围内的信号，而削弱或排除其他频率范围内的信号的设备。
带通滤波器的设计报告
带通滤波器的设计报告1.引言带通滤波器是一种电子电路，用于通过一定频率范围内的信号，而抑制超过该范围的信号。
在很多应用中，带通滤波器被用于选择或加强特定频率范围的信号，从而起到信号处理和频率分析的作用。
本报告将介绍带通滤波器的设计原理和步骤，并通过实际设计一个示例电路，进一步说明带通滤波器的应用和效果。
2.带通滤波器的基本原理带通滤波器通过将一个中心频率附近一定范围内的频率信号传递，而阻止低于和高于该频率范围的信号。
常见的带通滤波器包括：无源滤波器（如LC滤波器）、有源滤波器（如运算放大器滤波器）和数字滤波器（如数字信号处理器滤波器）等。
本报告将重点介绍一种常用的无源滤波器，即LC带通滤波器。
3.带通滤波器的设计步骤（1）确定中心频率和通带宽度：根据实际需求确定所需传递的频率范围，确定带通滤波器的中心频率和通带宽度。
例如，选择中心频率为10kHz，通带宽度为2kHz。
（2）计算所需的滤波器元件数值：根据所选中心频率和通带宽度的数值，结合滤波器设计公式，计算所需的电感（L）和电容（C）数值。
以LC带通滤波器为例，计算出所需电感和电容的数值。
（3）电路设计和模拟：根据计算结果，设计一个示例电路，并进行模拟分析和调试，以确认设计的有效性和滤波器的性能。
（4）电路实现和测试：根据设计的电路图，选择合适的元件进行实现，并进行测试，以验证实际效果和满足设计要求。
4.示例电路设计在本示例中，选择中心频率为10kHz，通带宽度为2kHz的带通滤波器。
根据计算结果，选择电感1mH和电容39nF。
示例电路图如下：```_______L_______Vin --- R1 --- C1_____L___________C_____R2_______L_______GND---R3---C2_____L_____GND```5.模拟分析和调试通过使用电路模拟软件，对示例电路进行分析和调试。
根据实际测试要求，选择合适的信号源输入和测量设备，并对电路的频率响应和增益进行分析和调整，以确保实际满足设计要求。
毕业设计LC带通滤波器的设计与仿真设计
毕业设计LC带通滤波器的设计与仿真设计引言：滤波器是电子电路中非常重要的一个部分，它可以对输入信号进行频率选择性的处理。
而LC带通滤波器是一种常见的滤波器，它能够选择特定的频带通过，达到滤波的目的。
本文将介绍LC带通滤波器的设计和仿真，并带有实际案例进行说明。
设计目标：设计一个LC带通滤波器，达到对输入信号的特定频率带进行增强或抑制的效果。
设计的滤波器需要满足以下要求：1.通带范围：10kHz-20kHz2.阻带范围：0-5kHz和25kHz-正无穷大3.通带衰减：小于3dB4.阻带衰减：大于40dB设计步骤：1.确定滤波器的类型和拓扑结构。
对于LC带通滤波器，常用的拓扑结构有L型和π型两种。
本文选择π型结构进行设计。
2.根据设计要求，计算滤波器的理论参数。
计算中需要考虑到通带范围、阻带要求和通带衰减等因素。
3.根据计算结果，选择合适的电感和电容值。
4.绘制原理图，并进行仿真。
使用专业的电子设计自动化(EDA)软件进行仿真，如SPICE仿真软件。
5.优化滤波器的性能。
根据仿真结果进行进一步调整，优化滤波器的通带范围和衰减性能。
仿真设计案例：选取一个实例进行LC带通滤波器的设计和仿真。
示例要求：通带范围：12kHz-18kHz阻带范围：0-10kHz和20kHz-正无穷大通带衰减：小于2dB阻带衰减：大于50dB设计步骤：1.选择π型结构，选取合适的电感和电容值。
2.计算得到电感值为L=100μH，电容值为C1=22nF和C2=47nF。
3.绘制原理图，并进行SPICE仿真。
4.仿真结果显示，滤波器在通带范围内的衰减小于2dB，在阻带范围内的衰减高于50dB。
5.进行微调和优化，根据需要调整电感和电容值，以获得更理想的滤波器性能。
结论：通过设计和仿真，成功地完成了LC带通滤波器的设计过程。
根据示例结果，可见所设计的滤波器在设计要求范围内达到了优良的滤波效果。
这个设计过程可以用于其他LC带通滤波器的设计，只需根据实际要求进行参数选择和优化。
带通滤波器设计--模拟电子技术课程设计报告
带通滤波器设计--模拟电⼦技术课程设计报告模拟电⼦技术课程设计报告带通滤波器设计班级：⾃动化1202姓名：杨益伟学号：120900321⽇期：2014年7⽉2⽇信息科学与技术学院⽬录第⼀章设计任务及要求1、1设计概述------------------------------------31、2设计任务及要求------------------------------3 第⼆章总体电路设计⽅案2、1设计思想-----------------------------------42、2各功能的组成-------------------------------52、3总体⼯作过程及⽅案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析3、1各单元电路的选择---------------------------63、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路⼯作原理图及电路仿真结果4、1总体电路⼯作原理图及元件参数的确定---------94、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试5、1使⽤的主要仪器、仪表-----------------------125、2测试的数据与波形---------------------------125、3组装与调试---------------------------------145、4调试出现的故障及解决⽅法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进⽅向6、1设计电路的特点及改进⽅向-------------------14 第七章电路元件参数列表7、1 电路元件⼀览表---------------------------15 第⼋章结束语8、1 对设计题⽬的结论性意见及改进的意向说明----168、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图)参考⽂献第⼀章设计任务及要求1、1设计概述：带通滤波器是指允许某⼀频率范围内的频率分量通过、其他范围的频率分量衰减到极低⽔平的滤波器。
基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器的设计
基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计摘要：本⽂介绍了平⾏耦合微带线带通滤波器的电路结构，阐述了设计带通滤波器的⽅法，最后给出了相对带宽为10%的滤波器设计的实例及仿真分析结果，证明了该⽅法的可⾏性和便捷性。
关键词: ADS; 微带线；带通滤波器；优化0 引⾔微带滤波器具有⼩型化、⾼性能、低成本等优点，在射频电路系统设计中得到⼴泛的应⽤。
其主要技术指标包括传输特性的插⼊损耗及回波损耗，通带内的相移与群时延，寄⽣通带等参数。
传统的设计⽅法是通过经验公式和查表来求得相关参数，⽅法繁琐且精度不⾼。
近年来，随着射频CAD软件的不断发展，微带滤波器的设计也进⼊了⼀个全新的阶段。
借助CAD软件可以避开复杂的理论计算，进⼀步精确和调整设计参数，确保设计出的滤波器特性符合技术要求。
本⽂通过ADS软件对平⾏耦合微带线带通滤波器进⾏优化仿真设计，证明了该⽅法的可⾏性和便捷性。
1微带带通滤波器的理论设计⽅法1.1 微带带通滤波器主要指标和基本设计思想微带滤波器的主要技术指标包括以下⼏个:(1) 通带边界频率与通带内衰减、起伏, 以及阻带边界频率与阻带衰减;(2) 通带的输⼊电压驻波⽐;(3) 通带内的相移与群时延;(4) 寄⽣通带, 它是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的, 即离设计通带⼀定处⼜产⽣了通带。
微波带通滤波器应⽤⼴泛, 结构多样, 但以微带线实现带通滤波器的结构种类有限, 为此,本⽂以平⾏耦合微带线为例来设计微带带通滤波器。
由于单个带通滤波器单元不能提供良好的滤波响应及陡峭的通带- 阻带过渡, ⽽通过级连基本的带通滤波器单元则可以得到⾼性能的滤波效果。
图1所⽰是⼀种多节耦合微带线带通滤波器的结构⽰意图, 这种结构不要求对地连接, 因⽽结构简单, 易于实现, 这是⼀种应⽤⼴泛的滤波器。
整个电路可以印制在很薄(⼩于1mm) 的介质基⽚上;其纵向尺⼨虽和⼯作波长可以⽐拟, 但采⽤⾼介电常数的介质基⽚则可使线上的波长⽐⾃由空间缩⼩⼏倍; 此外, 整个微带电路元件共⽤⼀个接地板, 且只需由导体带条构成电路图形, 因⽽结构⼤为紧凑, ⼤⼤减⼩了其体积和重量。
带通滤波器系统仿真及设计说明
信息与电气工程学院电子电路仿真及设计CDIO三级项目设计说明书（2013/2014学年第二学期）题目：带通滤波器系统仿真及设计专业班级：通信工程学生：学号：指导教师：设计周数： 2 周2014年7月11日目录1设计目的与要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2振荡器设计 (2)2.1振荡器的组成 (2)2.2振荡器的参数计算 (2)2.3仿真原理图 (3)2.4仿真结果 (3)3带通滤波器设计 (4)3.1滤波器原理 (4)3.2方框图 (4)3.3带通滤波器参数 (5)3.4仿真原理图 (5)3.5仿真结果 (6)4系统整体 (7)4.1仿真原理图 (7)4.2仿真结果 (7)5实际结果 (10)6实践心得 (11)7参考文献 (11)带通滤波器系统仿真及设计1设计目的与要求1.1设计目的（1）学习电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器的设计原理；.（2）由电源、振荡器、滤波器设计指标计算电路元件参数；（3）设计电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器；（4）熟练掌握焊接技术及multisim软件的应用；（5）测量有源滤波器的幅频特性。
1.2 设计要求（1）设计一个线性电源，根据整流、滤波、稳压原理设计正负5V直流电源；（2）根据文氏桥原理设计一正弦波振荡器，该振荡器频率可调，能满足该滤波系统的所要求的频率围和幅度，在此基础上设计带通滤波器（中心频率为1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通带增益Ap=1~5）；（3）设计方法：采用各种电子器件构成带通滤波器电路。
（4）画出有源滤波器的幅频特性曲线图；（5）写出设计报告。
2振荡器的设计2.1振荡器的组成（1）正反馈环节:由RC串、并联电路构成，同时起相位起振作用和选频作用。
同步调整串并联RC谐振电路中的两个电阻，或者同步调整两个电容，可以调整振荡频率，本电路采用的是固定电容值，同时改变两个电阻来进行振荡频率的调节。
（2）负反馈环节:由、、及二极管等元件构成，其中、、主要作用是引入负反馈。
滤波器设计说明书内容
中北大学课程设计说明书学生姓名：朱燕梅学号： 0805014102 学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：滤波器变换指导教师：李永红职称: 讲师2011 年 6 月 25 日中北大学课程设计任务书2010/2011 学年第二学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：朱燕梅学号： 0805014102 课程设计题目：滤波器变换起迄日期： 6 月 13 日～ 6 月 24 日课程设计地点：中北大学指导教师：李永红系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2011 年 6 月 13 日课 程 设 计 任 务 书 1．设计目的：通过本课程设计，主要训练和培养学生综合应用所学过的信号及信息处理等课程的相关知识，独立完成信号仿真及信号处理的能力。
包括：查阅资料、合理性的设计、分析和解决实际问题的能力，数学仿真软件Matlab 和C 语言程序设计的学习和应用，培养规范化书写说明书的能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：已知某低通滤波器的截止频率为50Hz ，抽样频率为500Hz ，用双线性变换法设计的数字滤波器的系统函数为2121412802.014298.11)21(0674553.0)(----+-++=zz z z z H L 求变换出截止频率为200Hz ，抽样频率仍为500Hz 的数字高通滤波器。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1、课程设计说明书2、设计原理3、设计方案4、设计结果课程设计任务书4．主要参考文献：[1]桂志国.数字信号处理.科学出版社[2]丛玉良.数字信号处理原理及其MATLAB实现（第二版）。
电子工业出版社[3]程佩青, 数字信号处理教程, 清华大学出版社,2001.第2版[4]陈桂明等，应用MATLAB语言处理数字信号与数字图像,科学出版社，2000[5]陈怀琛等，MATLAB及在电子信息课程中的应用, 2ed,电子工业，2003[6]傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，19855．设计成果形式及要求：课程设计说明书仿真结果6．工作计划及进度：2011年6月13日~6月17日了解设计题目及熟悉资料；6月18日~6月19日确定各题目要求计算相关参数；6月20日~6月21日结合各题目确定具体设计方案；6月22日~6月23日结合要求具体设计并仿真、整理报告；6月24日答辩。
带通滤波器设计指南
带通滤波器设计指南通滤波器是一种常见的电子电路，它可以通过选择某个频率范围内的信号而削弱或排除其他频率的信号。
通滤波器常用于信号处理、通信系统和音频设备中。
本文将为读者提供一个通滤波器设计指南，帮助大家理解通滤波器的原理和设计过程。
通滤波器的基本原理是基于信号在电路中传递时的频率响应。
通滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
低通滤波器允许低频信号通过，而削弱或阻断高频信号；高通滤波器则允许高频信号通过，削弱或阻断低频信号。
带通滤波器通过选择某个频率范围内的信号而削弱其他频率的信号；带阻滤波器则排除某个频率范围内的信号。
设计通滤波器时，首先需要确定需要滤除或保留的频率范围。
根据具体应用，选择适当的滤波器类型。
然后，需要确定滤波器的阻带衰减和过渡带宽要求，并考虑滤波器的性能要求和成本约束。
通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：1. 确定滤波器类型和频率范围：根据应用需求，选择合适的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻滤波器。
确定所需滤波的频率范围。
2. 选择滤波器的拓扑结构：滤波器的拓扑结构决定了滤波器的性能和特性。
常见的滤波器拓扑结构包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波器和激励器滤波器等。
3. 计算滤波器参数：根据滤波器的频率范围和性能要求，计算滤波器的参数，如截止频率、阻带衰减、过渡带宽等。
这些参数可以通过传递函数、频率响应或其他滤波器参数来计算得出。
4. 选择滤波器元件：根据计算得出的滤波器参数，选择合适的电阻、电容或电感元件。
这些元件的选择要考虑到它们的频率响应、功率容纳能力和成本。
5. 滤波器的仿真和调试：使用电子电路仿真工具，如SPICE软件，对设计的滤波器进行仿真和调试。
可以通过改变滤波器的元件值、调整滤波器的参数来优化滤波器的性能。
6. 制造和测试：根据设计图纸，制造滤波器电路。
通过测试滤波器电路的性能，检验滤波器是否满足设计要求。
如果需要，可以对滤波器电路进行调整和修改。
基于SIW技术的高选择性带通滤波器的设计与实现
摘要摘要滤波器作为通信系统前端电路不可或缺的组件，对于整个通信系统而言，其性能的好坏将直接影响到信号的接收，发射以及传播。
而随着整个通信系统的不断发展以及完善，对于各个组件的要求也在不断的提高，滤波器也朝着小型化高性能的方向发展。
在大量学者几十年的研究过程中，基片集成波导技术（Substrate Integrated Waveguide, SIW）因其独特的结构和电磁特性吸引了滤波器设计者们的目光。
SIW其结构既如微带线结构一样，质量轻、体积小、易加工且与平面电路集成方便，又像传统波导一样，辐射损耗小、功率容量大。
这些特性使得其可以成为顺应小型化高性能滤波器发展的设计平台。
而说到滤波器的高性能，不得不提到滤波器的高选择性，高选择性滤波器可以更加有效的滤除不必要的干扰信号，可以大大提高有用信号的传输效率，然而提高滤波器的选择性最常见的方法就是引入传输零点（Transition Zeros, TZs），而传输零点的获取可以通过交叉耦合，源和负载耦合等方法来实现。
本文的主要工作就是研究将SIW技术和交叉耦合以及源和负载耦合等方法相结合设计出具有传输零点的高选择性带通滤波器。
首先，本文简单介绍了滤波器的发展现状以及基本理论知识，包括分类以及基本参数等。
其次，文章又讲解了本文所设计的滤波器的载体SIW，详细介绍分析了其基本结构和特性，并又介绍了两种常见的SIW与微带线的过渡结构，接着又举例说明了三种常用的SIW腔之间的耦合结构，这些都为下文将SIW与交叉耦合理论相结合设计出高选择性滤波器提供了理论基础。
再次，本文介绍了交叉耦合理论，重点介绍了该理论中常见的三谐振器耦合（Coupled Triplet, CT）和四谐振器耦合（Coupled Quadruplet, CQ）结构的相位模型，也以此讨论TZ的位置变化，并通过仿真实例来印证了CT结构相位模型，接着又结合仿真实例讨论了二次模谐振腔对CT结构传输零点位置的影响，最后运用上述方法与SIW相结合利用金属通孔扰动一次模使其频率上升的方法设计出了一款通带两边各具一个传输零点的高选择性带通滤波器。
带通滤波器的设计报告
带通滤波器的设计报告设计报告：带通滤波器一、引言：二、设计原理：带通滤波器的工作原理是只允许特定频率范围的信号通过滤波器。
其设计的关键在于确定带通滤波器的中心频率和带宽。
常见的带通滤波器包括主动滤波器和被动滤波器，其中主动滤波器采用放大器和运算放大器等主动元件工作，而被动滤波器则主要由电容器和电感器等被动元件组成。
三、设计步骤：1.确定滤波器的中心频率和带宽：根据实际需求，选择需要通过的频率范围，然后计算出滤波器的中心频率和带宽。
2.选择滤波器的类型：根据设计要求，选择适合的滤波器类型，如二阶巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。
3.计算滤波器的参数：根据选择的滤波器类型，计算出所需的电阻、电容和电感等参数数值。
4.组装滤波器电路：根据计算结果，组装相应的电路，包括放大器、电容和电感等元件，构成带通滤波器。
5.进行实验验证：使用信号发生器提供输入信号，通过示波器观察滤波器的输出情况，验证滤波器的设计效果。
四、实现过程中的问题及解决方案：1.参数计算问题：参数计算是滤波器设计中的重要步骤，对滤波器性能有直接影响。
解决方法是通过查阅资料或使用相关软件进行计算，同时根据实际需求进行调整。
2.元件选型问题：选择适合的电容器和电感器等元件也是滤波器设计中的关键步骤。
解决方法是根据设计要求选择合适的元件，考虑其额定参数和价格等因素。
3.实验验证问题：在实验过程中可能会遇到输出信号不稳定、频率失真等问题。
解决方法是检查电路连接是否正确，调整电源参数和放大器增益等，确保滤波器正常工作。
五、总结：通过本次带通滤波器的设计过程，我们深入了解了带通滤波器的原理和设计步骤。
在实践中遇到的问题都得到了解决，并且通过实验验证了滤波器的设计效果。
带通滤波器在电子电路设计中具有广泛的应用，本设计报告对于滤波器设计感兴趣的读者将会提供有用的参考和指导。
滤波器参数设计方案说明
滤波器参数设计方案说明一、设计指标1、滤波器函数类型：巴特沃斯、契比雪夫2、滤波器类型：低通、高通、带通3、中心频率或截至频率范围：1Hz～140kHz4、滤波器阶数：4阶5、输入信号范围：最大幅值4Vpp，最小幅值mV级6、输入信号：正弦波（0～40MHz）、方波（0～1MHz,默认占空比50%）两种，幅度可通过电位器调节7、输出信号：两级程控放大（0～96dB），一级程控衰减（0～48dB）二、设计中使用的公式及数据表2.1 中心频率及Q值计算公式'C)C=Q为各阶巴特沃斯和契c B C比雪夫对应的归一化系数；为带通滤波器的中心频率，BW为带通滤波器的带宽，Q’为带（2）Ω0通滤波器的品质因数。
表2.2 各阶滤波器二阶滤波器节B、C表注：契比雪夫滤波器的各阶系数是在通带波纹为0.1dB下求得。
表2.3 4阶滤波器设计参数表（采用归一化频率）注：（1）表中给出的巴特沃斯和契比雪夫滤波器系数均为4阶滤波器； （2）契比雪夫滤波器的通带波纹为0.1dB ，两种滤波器的带通模式下为'0/(Hz)5BP Q f BW ==时的参数，BW 为带通滤波器的带宽，Q ´为带通滤波器的品质因数。
三、低通滤波器设计 1、截止频率及Q 值计算由文献《有源滤波器精确设计手册》可以查得四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶节的B 、C 值，见表2.2。
根据表2.1，计算得到四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶滤波器节的Q 值，如表2.3，我们重新整理成表3.1。
表3.1 四阶低通滤波器各二阶滤波器节的Q 值和归一化频率2、0/clk f f 、Ｑ和工作模式编程参数的确定f clk /f 0编程参数的确定有两种方法：（1）固定f clk /f 0比值，即无需改变频率比的N F 编程值，通过改变时钟频率f clk 对应改变中心频率（截止频率）f 0值。
也即根据输入中心频率（截止频率）f 0计算得到时钟频率f clk 。
带通滤波器(个人学习总结)
有源模拟带通滤波器的设计滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。
而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。
实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。
1滤波器的结构及分类以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
通常用频率响应来描述滤波器的特性。
对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。
按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
文中结合实例，介绍了设计一个工作在低频段的二阶有源模拟带通滤波器应该注意的一些问题。
2二阶有源模拟带通滤波器的设计2.1基本参数的设定二阶有源模拟带通滤波器电路，如图1所示。
图中R1、C2组成低通网络，R3、C1组成高通网络，A、Ra、Rb组成了同相比例放大电路，三者共同组成了具有放大作用的二阶有源模拟带通滤波器，以下均简称为二阶带通滤波器。
根据图l可导出带通滤波器的传递函数为令s=jω，代入式(4)，可得带通滤波器的频率响应特性为波器的通频带宽度为BW0.7=ω0／(2πQ)=f0／Q，显然Q值越高，则通频带越窄。
通频带越窄，说明其对频率的选择性就越好，抑制能力也就越强。
理想的幅频特性应该是宽度为BW0.7的矩形曲线，如图3(a)所示。
在通频带内A(f)是平坦的，而通带外的各种干扰信号却具有无限抑制能力。
各种带通滤波器总是力求趋近理想矩形特性。
滤波器设计中的阻带与通带的参数设置
滤波器设计中的阻带与通带的参数设置滤波器是电子设备中常用的信号处理器件，其可以通过滤除不需要的频率成分，使得所需信号能够得到保留或增强。
在滤波器设计中，阻带与通带的参数设置起着至关重要的作用。
本文将介绍滤波器阻带与通带参数的选择与设置，以帮助读者更好地理解滤波器设计的关键要点。
一、阻带的参数设置阻带是滤波器中不希望通过的频率范围，其参数设置决定了滤波器对此频率范围的抑制程度。
常见的阻带参数包括截止频率、衰减系数以及阻带带宽。
1. 截止频率：截止频率是指滤波器在阻带范围内的频率边界。
根据不同的滤波器类型，截止频率可以分为低通、高通、带通和带阻四种形式。
设置截止频率时，需要根据具体应用场景和信号要求来确定。
通常，截止频率应设定在不需要通过的频率范围内。
2. 衰减系数：衰减系数是指在阻带范围内，滤波器对信号的抑制程度。
通常以分贝（dB）为单位表示。
衰减系数的选择需要考虑信号的要求和滤波器的实际性能。
一般来说，衰减系数越大，滤波器对阻带内信号的抑制效果越好。
3. 阻带带宽：阻带带宽是指截止频率之间的频率范围。
它与滤波器的阻带窗口相关，决定了阻带内的频率范围。
当阻带带宽越大时，阻带区间会更广，滤波器在阻带范围内的抑制效果会更好。
二、通带的参数设置通带是滤波器中允许通过信号的频率范围，其参数设置直接影响着滤波器对信号的保留和增强效果。
常见的通带参数包括通带频率和通带带宽。
1. 通带频率：通带频率是指滤波器对信号进行处理时允许通过的频率范围。
根据信号要求和滤波器类型，通带频率可以分为低通、高通、带通和带阻四种形式。
通带频率的设置要与输入信号的频率范围相匹配，以确保所需信号能够完整通过滤波器。
2. 通带带宽：通带带宽是指通带范围之间的频率范围。
它与滤波器的通带窗口相关，决定了滤波器在通带范围内对信号的处理效果。
通带带宽的设置需要综合考虑信号的要求和滤波器的实际性能。
三、滤波器设计案例为了更好地理解滤波器的阻带与通带参数设置，下面将以一个低通滤波器的设计为例进行说明。
300MHz带通LC滤波器的设计方法
时给出了试验结果。
1 设计指标本文针对中心频率为300MHz 的LC滤波器，预期最终达到以下指标：（1）中心频率：；（2）1dB 带宽：5MHz ；（3）VSWR ： 1.5；（4）中心插损：；（5）带外抑制：，；（6）工作温度：-45℃～+65℃。
2 设计过程2.1 基本电路本文从J、K 变换出发，端口阻抗设置为50欧，计算出谐振电容和耦合电容值，设计出的电路如图1所示：300MHz 带通LC 滤波器的设计方法李丽华 秦 华 四川大学锦城学院电子信息工程系 四川成都 611731（1）其中R P 为图1中短接负载阻抗。
电感加载中参数由（2）确定：（2）解决了电基于电感加载之ADS 仿真，制作出成品2所示。
相对带宽为10%左3倍频处带外抑难以调并且中心频率偏离这是因为电感值太除此之外，0.8pF，因此我提高电感电容的值。
为了实现高的工作频率，将谐振电容图2矢网测试图网络出版时间：2013-12-19 16:10网络出版地址：/kcms/detail/11.3571.TN.20131219.1610.002.html型网络，然后再对级间耦合电路进行-T变换，使所有耦合电容元件的容值增大。
通过研究，有两种方法可提高电感，一是首尾电感抽头，二是多数人使用的诺顿变换。
经过比较，采用诺顿变换，即使在3GHz的频率处，衰减也能达50dB,而在相同工艺下，其它变换无法实现。
2.4 最终电路在图3电路原理图的基础上，采用 -T变换和诺顿变换对其进行改进，改进后的原理图如图7所示：通过制作，并精心调试，我们最终得图3变换后的最终电路图(3) 一般用途区：中，此位址空间( 30H~7FH并未加以定义，由使用者自由使用，可以存放程序变数用，然而程序执行时，可功能暂存器中。
以下将说明SFR中各暂存器的功能及用途：8051 单晶片的串列埠是全双工的，实际上SBUF 暂存器分开为两个不同的暂。
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一设计选题
选题：平面带通滤波器设计与测量
微带基片选择：RO5880
板材厚度：0.254mm
指标要求：
通带围12.25GHz-12.75GHz（中心频率12.5GHz 相对带宽4%）
带插损IL小于4dB
带反射系数RL大于10dB
边带抑制：13GHz以上至少抑制15dB
14-16 GHz抑制30dB以上
12GHz以下至少抑制15dB
11GHz以下至少抑制40dB
8-10GHz以下至少抑制50dB
在上述指标要求达成的前提下，过渡带宽越窄越好；归一化滤波器的面积越小越好。
二基本原理
2.1 滤波器设计方案的选取
本次设计的主要评分指标之一为滤波器的选择性，为了实现高选择性的带通滤波器，本文利用源-负载耦合，交叉耦合，以及混合电磁耦合等方式在带外适当位置引入传输零点，从而大大改善了带通滤波器的矩形度。
该设计思路优势在于可以方便地调节传输零点的位置，从而改善带通滤波器的矩形度。
但是随着滤波器的矩形度不断提
高，对于滤波器通带外的抑制也随之恶化，故设计中需要考虑在满足带外抑制要求的前提下尽量使滤波器获得较好的矩形度。
另外，滤波器的阶数也会对滤波器的矩形度产生巨大影响。
随着滤波器阶数的提高，滤波器的矩形度逐渐改善。
但与此同时，滤波器的带插损也逐渐恶化。
故在滤波器的设计过程中需要权衡矩形度与带插损两个指标要求，选择合适的滤波器阶数。
除此之外本次滤波器的设计还需考虑到介质基板板材与厚度的选取对于滤波器性能参数的影响。
首先考虑到要求插损越高越好，故选取了损耗正切较小的板材RO5880，其损耗正切为0.0009，介电常数为2.2。
板材厚度的选取主要是考虑到了其对于滤波器尺寸以及插损的影响。
较薄的介质板可以使滤波器的尺寸进一步减小，但是与此同时，滤波器的插损也会变差。
权衡考虑滤波器的尺寸以及插损的要求，本文选取介质基板厚度为0.254mm。
最终，本文采用六阶交叉耦合谐振腔体滤波器设计方案，其基本谐振单元的结构为如图2.1所示的半波长开环谐振器。
整个滤波器的耦合拓补结构见图2.2。
最终设计得到的滤波器结构如图2.3所示。
图2.1 基本谐振单元
图2.2 滤波器耦合拓补结构
图2.3 滤波器整体结构
2.2 滤波器的设计步骤
本文的耦合谐振带通滤波器是基于外部品质因数和耦合系数进行设计的。
而外部品质因数和耦合系数与所要涉及的滤波器的指标之间有如下关系：
式中FBW为滤波器的相对带宽，本文所涉及的滤波器要求
FBW=4%。
,n为滤波器的阶数，g i为低通滤波器原型的元件值。
根据滤波器的综合理论，通过综合给定的滤波器各项指标要求，再结合上式可以得到与该设计指标相对应的耦合矩阵以及源和负载的外部品质因数。
根据题目要求运用MATLAB程序所综合出的耦合矩
阵如下：
理想的S参数如下
3.1 理想S参数曲线
注意此处计算耦合矩阵时为了考虑边带附近衰减而将通带围设为12.2GHz-12.8GHz，相对带宽为4.8%。
关于该耦合矩阵，除第二行第一列与第一行第二列的两个元素表征源端的品质因数，第八行第七列与第七行第八列的两个元素表征负载端外部品质因数外，该矩阵的其他矩阵元素S[m,n]表示的是第m-1
与第n-1个谐振器之间的耦合系数。
此外，外部品质因数的计算公式如下：
其中f0表示中心频率，而τd（f0）表示S11的群时延峰值处的大小。
本文计算得到的外部品质因数为20.83。
三滤波器物理尺寸的提取
3.1 谐振器之间的耦合系数提取
从上文给出的滤波器结构中可以发现，谐振器之间存在着多种耦合方式。
如谐振器2与5之间的耦合方式为电耦合；谐振器3与4之间的耦合方式为磁耦合；而其他谐振器之间则表现为电磁混合耦合。
对于两个相互耦合的谐振器，由于它们之间的距离不同将会得到不同的耦合系数。
谐振器之间的耦合系数关于距离的曲线可以通过HFSS 软件的全波仿真并结合如下公式来提取。
其中f u与f l分别表示谐振器的上下谐振频率。
根据上文得到的耦合矩阵再结合HFSS电磁仿真软件仿真得到的耦合系数关于距离的曲线就可以很方便地确定两个谐振器之间的距离。
根据以上方法得到的耦合系数与谐振器间距的关系曲线如下图：
图 3.2谐振器1，2之间的耦合
图 3.4谐振器3，4之间的耦合
图 3.5谐振器2，5之间的耦合
由前面的耦合矩阵可知，当1,2谐振器之间距离约为0.315mm；2,3谐振器之间距离约为0.5mm；3,4谐振器之间距离约为0.61mm时就能得到满足要求的耦合系数。
由前面的耦合矩阵可知谐振器2与5之间需要达到的耦合系数为-0.0042。
图中不好看出其对应的距离，因此该参数通过后期优化来使其达到最佳。
3.2 外部品质因数的提取
由于调节馈电点的位置可以获得不同的外部品质因数。
故而计算出外部品质因数就可以对应地得到馈电点的位置。
运用HFSS仿真得到的滤波器外部品质因数与馈电点位置之间的关系曲线如下图所示：
图3.6外部品质因数
由前面计算的外部品质因数可得此处对应的馈电点位置约为0.79mm。
3.3 总结
通过以上两步已经提取得到了滤波器的基本结构的物理参数。
但是由于所运用的设计方法的系统误差以及考虑到实物的加工精度问题导致的误差，需要对初提取的参数进行优化。
最终得到的参数见下表3.1。
表 3.1 优化后的参数设置
四HFSS模型及仿真结果
本次设计所使用的介质基板板材为RO5880，基板厚度为0.254mm。
表面敷铜厚度为0.018mm以仿真设计实物的导体损耗。
其他参数见表3.1。
最终设计得到的HFSS模型如下图：
图4.1 交叉耦合微带滤波器HFSS模型
对该模型进行仿真得到的结果如下：
图4.2 滤波器的S参数
图4.3 S参数的宽频特性曲线
图 4.4 滤波器群时延特性曲
从图4.2中观察得到的仿真结果与课题要求对比结果见表4.1：
指标设计要求仿真结果达标情况通带围12.25GHz-12.75GHz 12.25GHz-12.75GHz √
带插损<4dB 3.39dB-3.56dB 优于指标带驻波>10dB >14.3dB 优于指标
13GHz以上
>15dB >34.9dB 优于指标
边带抑制
>30dB >65.2dB 优于指标
14-16GHz
边带抑制
12GHz以下
>15dB >32.3dB 优于指标
边带抑制
11GHz以下
>40dB >60.68dB 优于指标
边带抑制
8-10GHz边
>50dB >60.68dB 优于指标带抑制
表 4.1 设计结果达标情况
从图4.3中可以发现寄申通带位于25GHz左右，能够达到实际使用中原理通带的要求，另外仿真结果还显示对于寄申通带的抑制均在28dB以下。
由于本次设计采用半波长谐振器，故寄申通带出现在二倍频处，且能够得到有效抑制。
由于引入了传输零点，故群时延形曲线的对应频率出出现了尖峰。
接下来，为了使仿真得到的结果与实测的结果尽可能的接近，接下来给所设计的滤波器外加适当的结构件进行仿真。
设计模型如下：
图4.5 加结构件共同仿真模型图
仿真后得到的结果如下所示：
图4.6 加结构件共同仿真的S参数
可以看到，在19GHz处出现了谐振，可能是由于结构件的谐振所造成的。
可以考虑通过在结构件的顶部附加吸波材料来解决这一问题。
我们通过将结构件的上表面设置成辐射边界条件来模拟附加吸波材料的情况，得到的结果如下：
图4.7 结构件顶部设为辐射边界后的S参数
从结果图可以看出，在结构件顶部增加吸波材料后，19GHz处的尖峰被有效的消除了。
图4.8六阶开环滤波器PCB版图。