高阶LC滤波器设计的仿真与实现

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毕业设计(论文)LC带通滤波器的设计与仿真设计

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。

本文从滤波器的基本概念着手，层层深入的介绍了LC带通滤波器的设计过程，按照滤波器的经典设计方法，运用前人得出的一些数据手册，通过对实例的研究，简单的设计出了LC 带通滤波器。

然后把设计出的电路在Multisim8.3.30软件上进行仿真，最后把得出的结果与通过用matlab 7.1中信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具fdatool设计出的滤波器进行对比，得出方法的有效性。

关键词：LC带通滤波器设计Multisim8 fdatool 仿真ABSTRACTWith the development of electronic information, signal processing filter as an indispensable part, has been rapid development. LC filter filter as an important part of its application of a broad. Therefore it is designed also to be people's attention. How to design a simple way to design high-performance LC filter people had been studying the subject.From the basic concept of filter start layers of depth on the LC filter with the design process, in accordance with the filter of classical design methods, the use of their predecessors that some data sheet, through the example of the study, the simple Designed to bring the LC filter. And then design a circuit in Multisim8.3.30 software simulation, the results of the final and by using matlab 7.1 signal processing in the toolbox for the filter design analysis tool designed to filter fdatool compared draw The effectiveness of the method.Keywords: LC band-pass filter design Multisim8 fdatool Simulation目录第一章绪论 (1)1.1滤波器简介 (1)1.1.1滤波器的概念 (1)1.1.2滤波器的种类 (2)1.2L C滤波器概述 (4)1.2.1L C滤波器的两种类型 (4)1.3国内外滤波器的发展和研究现状 (5)1.3.1滤波器的发展状况 (5)1.3.2国内外投入滤波器产业概况 (6)1.3.3滤波器的前景 (7)1.3.4几种新型滤波器介绍 (8)1.4研究工作概要和内容安排 (9)1.4.1研究工作概要 (9)1.4.2论文章节安排 (9)第二章滤波器的特性 (11)2.1理想滤波器的特性 (11)2.2实际滤波器的特性 (14)2.2.1巴特沃斯特性 (15)2.2.2切比雪夫特性 (16)2.2.3贝塞尔特性 (16)2.2.4椭圆特性 (17)第三章L C带通滤波器的设计 (19)3.1归一化切比雪夫低通滤波器 (19)3.1.1切比雪夫滤波器 (19)3.1.2阶数的决定 (20)3.1.3归一化切比雪夫低通滤器 (21)3.2由低通到带通的变换 (23)3.2.1理论分析 (24)3.2.2实际应用 (28)3.3实例研究 (30)第四章滤波器的仿真 (35)4.1f d a t o o l工具的介绍和应用 (35)4.2M u l t i s i m8的介绍及应用 (37)4.2.1电路的创建 (38)4.2.2仿真 (39)结束语 (43)致谢 (45)参考文献 (47)第一章绪论当今的社会是一个信息化社会，信号的处理是人们不可避免的问题，因此滤波器作为信号处理的装置得到广泛的应用。

LC滤波器设计与制作

现代电子学实验报告设计课题：LC滤波器设计专业班级：学生姓名：指导教师：设计时间：LC滤波器的设计一、实验目的设计和制作LC滤波器二、实验设备TDS2000B数字存储示波器SP3060型数字合成扫频仪MT 4080 handheld METER三、实验内容（一）ADS仿真1、定k型LPF（例2.6）设计截止频率为50MHz,且特征阻抗为50Ω的5阶π形定k型LPF。

步骤：1）归一化LPF的设计数据对截止频率进行变换，待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值M为：M=待设计滤波器截止频率/基准滤波器的截止频率=50MHz/（1/2π）Hz ≈3.1415927×10^62）用这个M值去除基准滤波器的所有电感和电容的值，得到的特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω，而截止频率从归一化截止频率1/(2π)Hz变成了50Hz的滤波器的各元件参数。

3）接着把特征阻抗从1Ω换成50Ω。

为此要求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器特征阻抗的比值K。

K=待设计滤波器特征阻抗/基准滤波器特征阻抗=50Ω/1Ω4）将中间结果滤波器的所有电感值各乘以K，将中间结果滤波器的所有电容值各除以K，即得实验设计结果。

电路图：衰减和延时：3、巴特沃斯型LPF（例3.7）试设计并制作截止频率为1.3GHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型LPF。

步骤：以这个归一化LPF为基准滤波器，将截止频率从1/（2π）变换成190MHz，将特征阻抗从1Ω换成50Ω即可得到所要设计的滤波器。

M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=1.3GHz/1/（2π）≈8.168×10^9K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗=50Ω/1Ω=50电路图：衰减特性和反射损耗：截至频率附近的衰减特性：4、切比雪夫型LPF（例4.5）试设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶π形切比雪夫型LPF。

步骤：1）为进行截止频率变换求出比值M≈1.934×10^9。

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。

高阶LC滤波器设计的仿真与实现

高阶LC滤波器设计的仿真与实现( 海格通信产业集团高迎帅)摘要：本文以椭圆低通滤波器设计为例，讲述了LC滤波器设计的基本思路和方法，并仿真和工程实现的几点差异。

通过实验测试分析了产生差异的原因，并提出了几点进行高阶滤波器设计应当注意的几点细节问题。

关键词：椭圆低通滤波器、阻带衰减、辐射干扰前言在射频电路设计中，滤波器是最基本的单元之一。

在我们的产品中有很多不同种类不同用途的滤波器，例如LC滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等等，无论是什么形式的滤波器，他们的作用是相同的，就是在保证有用信号顺利通过的同时尽可能地抑制带外无用信号。

其中，LC滤波器是应用最广泛的滤波器形式之一。

在滤波器设计中出现的问题多数是共性问题，因此在下文中，我们主要以LC滤波器中的椭圆低通滤波起来进行讨论。

滤波器的性能指标滤波器的性能可以使用几种指标参数来衡量。

在这里，我们首先简单说明一下椭圆低通、滤波器的几种参数的定义。

下图是一个标准的椭圆滤波器的传输曲线，通常，我们使用S参数来表示无源滤波器网络的各项特性，其中S21是我们最关心的一种特性，即前向功率传输特性。

图1 滤波器参数定义滤波器的仿真设计关于椭圆低通滤波器的数学表示和设计公式推导就不再详细说明了。

在这里主要介绍使用工程的方法进行滤波器的方法。

在进行滤波器设计时，首先根据电路的需要订制滤波器的各项指标，如通带宽度、带内波动、阻带衰减等，然后通过查表计算或者使用相关的EDA软件进行电路参数确定。

将得出的参数输入计算机使用软件进行波形仿真，进行参数的仔细调整。

在这里，我们以接收机前端低通滤波器的设计为例。

要求参数如下：1、通带宽度：31.5MHz2、带内波动：≤1dB3、带内损耗：≤1.5dB4、阻带衰减：≥80dB使用EDA软件FILTER进行设计，可以得到滤波器的电路参数如下：图2 仿真设计结果仿真波形如图一所示。

需要注意的是在以上电路参数中，电感和电容的值不一定是标准系列的值。

lc滤波器实验报告西电

lc滤波器实验报告西电实验报告：LC滤波器在西电的应用引言：LC滤波器是一种常见的电子滤波器，由电感（L）和电容（C）组成。

它可以通过选择合适的电感和电容值来实现对特定频率的信号的滤波和衰减。

本实验旨在通过实际操作和测量，验证LC滤波器在西电的应用。

实验目的：1. 了解LC滤波器的基本原理和工作方式；2. 学习如何设计和搭建一个LC滤波器电路；3. 实际测量并分析LC滤波器的频率响应特性。

实验器材：1. 信号发生器2. 电感3. 电容4. 示波器5. 电阻、导线等辅助器材实验步骤：1. 实验前准备：a. 根据实验要求，选择合适的电感和电容值；b. 搭建LC滤波器电路，按照电路图连接电感、电容和其他器件；c. 将信号发生器的输出端与滤波器输入端相连；d. 连接示波器的输入端与滤波器输出端相连。

2. 实验测量：a. 调节信号发生器的频率，从低频到高频逐渐改变输出信号的频率；b. 在每个频率点上，使用示波器测量滤波器输出信号的幅度和相位；c. 记录测量结果，并绘制频率响应曲线。

实验结果：根据实验测量所得的数据，我们可以绘制出LC滤波器的频率响应曲线。

该曲线显示了滤波器在不同频率下的衰减特性。

通过分析曲线，我们可以得出以下结论：1. LC滤波器具有截止频率：当频率低于截止频率时，滤波器对信号的衰减较小，信号能够通过滤波器；当频率高于截止频率时，滤波器对信号的衰减较大，信号被滤波器阻塞。

2. LC滤波器的截止频率与电感和电容的数值有关：当电感值增大或电容值减小时，截止频率会变得较低，滤波器对低频信号的衰减能力增强；当电感值减小或电容值增大时，截止频率会变得较高，滤波器对高频信号的衰减能力增强。

3. LC滤波器的相位响应：在截止频率附近，滤波器的相位响应会发生变化，这可能导致信号的相位延迟或提前。

实验分析：通过本次实验，我们深入了解了LC滤波器的原理和特性。

LC滤波器在电子电路设计中有着广泛的应用，可以用于滤除噪声、分离频率、调整频率响应等。

LC滤波电路及负载的建模与仿真

这里，采用秩判据的方法来分别判断系统的状态能控性和输出能控性。
4.1.1
首先，进行状态空间的生成，然后生成状态能控性判别矩阵Qc，接下来通过秩判据来判断系统是否具有状态能控性。
程序如下：
A=[0 0 0 -416.6667 0 416.6667 0 0 0;0 0 0 416.6667 -416.6667 0 0 0 0;0 0 0 0 416.6667 -416.6667 0 0 0;833.3333 -833.3333 0 0 0 0 -833.3333 833.3333 0;0 833.3333 -833.3333 0 0 0 0 -833.3333 833.3333;-833.3333 0 833.3333 0 0 0 833.3333 0 -833.3333;0 0 0 166.6667 0 -166.6667 -2500 0 0;0 0 0 -166.6667 166.6667 0 0 -2500 0;0 0 0 0 -166.6667 166.6667 0 0 -2500];
A=[0 0 0 -416.6667 0 416.6667 0 0 0;0 0 0 416.6667 -416.6667 0 0 0 0;0 0 0 0 416.6667 -416.6667 0 0 0;833.3333 -833.3333 0 0 0 0 -833.3333 833.3333 0;0 833.3333 -833.3333 0 0 0 0 -833.3333 833.3333;-833.3333 0 833.3333 0 0 0 833.3333 0 -833.3333;0 0 0 166.6667 0 -166.6667 -2500 0 0;0 0 0 -166.6667 166.6667 0 0 -2500 0;0 0 0 0 -166.6667 166.6667 0 0 -2500];

LC滤波器设计方法介绍及其仿真特性比较

ｉｒｕｃｄ，ｗｈｉｈａｅｓｍｉａｉｈｎｔｏｄｅｃｒｉｌｒｗｔＬＰＦ．ＴｈｉａｒｉｌｆｏｒａｐｅｆｃｎｄｒｔｎｎｇｏｈｅＬＣｉｔｒｄｅｉｎｔｅｙ，ｓｐｐｅｓｈｅｐｕｌｆｒｅｔｕｅｓａｄｉｆｔｆｌｅｓｇｈｏｒＳｓｔｏｖｄｈｅｔｏｅｉａｄａｃｏｈｅｄｖｅｏｐｅｆｂｅｔｒｆｌｅｏｆｗａｅＯａｏｐｒｉｅｔｈｅｒｔｃｌｇｕｉｎｅｆｒｔｅｌｍｎｔｏｔｅｉｔｒｓｔｒ．Ｋｅｙｗｏｒｓ：ＬＣｉｔｒｄｅｉｎ；ｄｆｌｅｓｇＬｏｗ— ｓ — ｌｅ；ｎｏｔＤｅｉｎｅ；ｅｐＰａｓＦｉｔｒＡｓｆｓｇｒｒｓｏｎｄｎｃａｒｃｅｉｔｃｓｍｕｌｔｏｎｉｇｈａｔｒｓｉｉａｉ
ｅｕｃｄｄｅ．ＴｈｅｈｉｔｒＳｒｓｏｎｔｅｆｌｅ ’ ｅｐｎｄｉｈａａｔｒｓｉｓｔｏｎｇｃｒｃｅｉｔｃｈｒｕｇｈＡｎｓｔＤｅｉｎｅｉｕａｉｒｏｐｒｄｔｔｎｔｅｔｏｆｓｇｒｓｍｌｔｏｎａｅｃｍａｅｏｏｂａｉｈｅｂｓ
ＩｒｄｃｉｎｏｅｉｎｍｅｈｄｆＬＣｉｔｒａｉｕａｉｎｎｔｏｕｔｏｆｄｓｇｔｏｓｏｆｌｅｎｄｓｍｌｔｏ
ｏｅｐｏｄｎｈａａｔｒｓｉｓｆｒｓｎｉｇｃｒｃｅｉｔｃ
ＡｂｔａｔＩｔｏｕｔｎｏｅｉｎｍｅｈｄｆＬｏＰｓ — ｉｅ（ＰＦ）ａｅｅｐａｉｅｓｒｃ：ｎｒｄｃｉｆｄｓｇｔｏｓｏｗ— ａｓＦｌｒＬｏｔｒｍｈｓｚｄ，ｉｃｕｅｈｙｅＫａｄｔｅｍｎｌｄｄｔｅｔｐｎｈ

LC大功率滤波器

率（ｗｌｍＤＫ）。版社。２００９．
２］ＲｅｉｎｈｏｌｄＬｕｄｗｉｇ。ＰａｖｅｌＢｒｅｔｃｈｋｏ．射频电路设计一理论与应用［Ｈ］．滤波器的承受功率是２０００瓦，损耗小于０．２ｄＢ，ＡＬ２０３陶瓷的［北京：电子工业出版社。２００２．热传导率是２９．３ｗ／ｍ［￣ｆ，聚四氟乙烯的热传导率是０．２７ｗ／ｍ［Ｙ￣假３］ＥＲＧ埃克尔特．ＲＨ德雷克．传热与传质［Ｈ］．北京：科学出版社，１９６３．设以热损耗是１００瓦，按公式（３）、（４）进行计算，ＡＬ２０３陶瓷基板的温［［４］张洪流。等．流体流动与传热［Ｈ］．北京：化学工业出版社．２００１．升在５ ℃左右，而聚四氟乙烯板的温升在５００＂Ｃ左右。当然，散热方式
在电路设计中插入器件画出电路图，并引入变量对电感和电容
值进行调谐，最后仿真结果如图２。
得出仿真的电感和电容值后，按公式（１）、（２）计算出实际线圈和陶瓷基板的大小。
ｃ：了６Ａ
：
４设计中的一些细节
带通滤波器在设计时选用了理想模型，电感和电容按理论值所制作出的滤波器频率会稍有偏差，需要对电感和电容做细微的
３带通滤波器的测试
调试完成后的带通滤波器实物图如图３。
带通滤波器用矢量网络分析仪测试通带、抑制、回波的小信号，结果如图４。

LC滤波器设计方法介绍及其仿真特性比较

研究与设计电子测量技术ELECT RON IC M EASU REM ENT T ECH NOLOGY第33卷第5期2010年5月LC滤波器设计方法介绍及其仿真特性比较刘砚涛刘玉蓓尹伟(北京强度环境研究所北京 100076)摘要:对低通滤波器(L PF)的设计方法进行介绍,包括定K型及m推演形L PF,并利用滤波器设计软件A nsoft Desig ner对所设计的滤波器进行特性仿真和比较。

最后简单介绍了一下L C高通(H PF)和带通(BPF)滤波器的设计方法。

本文的介绍对滤波器设计理论基础有了更透彻了解,也为更好设计滤波器软件提供了理论指导。

关键词:L C滤波器设计低通滤波器 A nso ft Desig ner 仿真特性中图分类号:T M02 文献标识码:AIntroduction of design methods of LC filter and simulationof responding characteristicsL iu Y antao L iu Y ubei Yin W ei(Beijing Institute of Stru cture and En vironmen t Engin eering,Beijing100076)Abstract:Int roduct ion of design methods o f Lo w P ass F ilter(L PF)are emphasized,included the t ype K and the m educed.T hen the filter s r esponding cha racterist ics thro ug h Ansoft Desig ner simulatio n ar e co mpar ed to o btain the best filter ing capability.F inally,desig n met ho ds o f High Pass F ilter(H PF)and Band Pass Filter(BPF)ar e br iefly intr oduced,w hich ar e similar w ith LP F.T his paper is helpful for a per fect understanding o f the L C filter design theo ry, so as to pr ov ide the theor etical g uidance for the development o f better filter softw are.Keywords:LC filter desig n;Lo w P ass F ilter;Ansoft Desig ner;respo nding character istic simulation0 引言LC滤波器在难以使用运算放大器等器件的高频、宽频领域中起着极为重要的作用。

LC滤波器论文

LC滤波器的仿真设计孙永波(安徽大学物理与材料科学学院，安徽合肥 230039)摘要：随着电子信息的发展，LC滤波器作为信号处理所不可缺少的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，对于它的设计受到了人们广泛的关注。

本文主要介绍LC滤波器的发展现状及仿真设计过程。

关键词：LC滤波器；ADS；仿真；带阻Simulation and Design of LC filterSun Yong-bo(School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China)Abstract With the development of electronic information, the LC filter, as an integral part of signal processing, has also been a rapid development and the wide range of applications, its design has been widespread concerned. This paper describes the development status of LC filter and simulation design process.Keywords LC Filter; ADS; Simulation; Band-elimination引言如今，无线通信技术飞速发展，人们对无线产品的需求迅速增长，滤波器在许多射频\微波的应用中扮演重要角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展，它们被用来离散或者合成不同的频率，正发挥着巨大的作用。

与此同时，无线通信对射频\微波滤波器的要求也比以往任何时候都更严格——更轻的重量，更小的尺寸，更低的成本。

这就要求我们在原有滤波器的理论上更深入的研究其原理和设计方法。

北斗高矩形系数LC滤波器设计与仿真

北斗高矩形系数ＬＣ滤波器设计与仿真
林仁杰．张光飞
（福州大学物理与信息工程学院，福建福州３５０００１）
［摘

要］针对目前北斗通信系统中设计临频干扰和传统滤波器存在的工作频率、带宽、带内平坦度
和矩形系数等指标不理想的缺陷，设计了一种新式滤波器模型．该模型具有较好的矩形系数、带内平坦度和带外抑制能力，一３ｄＢ带宽内波动小于０．８９６ｄＢ，实测矩形系数为１．７３，能够很好去除北斗通信系统模拟中频中的干扰信号．利用ＡＤＳ２００８仿真软件进行了模型的仿真，制作实物测试滤波器的矩形系数、带内
北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，其下行中心频率工作在２．４９１７５ＧＨｚ，信号调制后的带宽为８．１６ＭＨｚ，工作在ＷｉＦｉ频率和ＬＥＴ频率之间，其边带与ＷｉＦｉ系统的边缘频率仅有７ＭＨｚ之差，与ＬＥＴ系统的边缘频率仅有５８ＭＨｚ之差，极易受ＷｉＦｉ系统和ＬＥＴ系统的同频干扰，这将导致接收机进行
第２４卷第５期２０１６年ｌＯ月
厦门理工学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．２４Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１６
一
定的插损，且在中心频率两边具有明显的不对称

高阶开关电容滤波器的设计和仿真

ＡｂｔａｔＴｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｉｈｏｄｒｓｔｈｄｃｐｃｔｒｆｔｒａｌａｏｔｇａｄｄｎｍｉｓｃｎ－ｒｅｉｅｓｒｃ：ｉａｅｎｒｄｃｓｈｇ－ｒｅｗｉｃｅ－ａａｉｉｅ，ｓｗｅｌｓｓｒｉｎｙａｃｅｏｄｏｄｒｆｌｒｏｌｎｔ
开关电容滤波器（ｗｉｈｃｐｔｒｆｔｒＳＦ）由ｓｔａｉｉｅ，Ｃ是ｃｏｌＭ０Ｓ开关＿、１电容器和运算放大器构成的一种离散时间模］
摘
要：介绍了高阶开关电容滤波器以及二阶滤波器的排序和动态指定的基本原理和一般方法，根据预设的目标参
数，借助Ｆｌｒａｉｅｃｄ软件，巴特沃兹型、比雪夫型、ｔ对切以及椭圆形滤波器进行了仿真比较，得出椭圆形滤波器的频率响
应比较理想，然后以６阶低通椭圆形开关电容滤波器为例，根据其传递函数，进行二阶滤波器的排序和动态指定，完成了电路的设计。该方法也适合高通、带通、带阻滤波器的设计。
蝴
ＥＴＮＭＳＥＮＴＨＬＹＬＲＩ子ＲＥＣ０ＧＥＯ电ＡＭＴＮ０ＣＣＥ技术测量ＥＵ
第０２２年２０月３第１期３卷
高阶开电容滤波器的设计和仿真关
周蓉马胜前
（．肃省化工高级技工学校兰州７０４；．北师范大学兰州７０７）１甘３０６２西３００
ｓｅｉｅｎｔｅｂｓｃｐｉｃｐｅｎｅｅａｐｒａｈａｃｒｉｇｔｒ－ｅａｇｔｐｒｍｅｅｓｗｉｈｅｐｏｈｐｃｆｄｉｈａｉｒｉｌｓａｄｇｎｒｌａｐｏｃ，ｃｏｄｎｏｐｅｓｔｔｒｅａａｔｒ，ｔｔｅｈｌｆｔｅｉｎｈＦｌｅｃｄｓｆｗａｅｉｒａｏｔｒ，Ｂｕｔｒｒｈｔｐ，Ｃｈｂｓｅｙｅｓｗｅｌａｈｌｐｉｆｔｒｉｉｌｔｄｃｍｐｒｓｎ，ａｔｔｅｗｏｔｙｅｅｙｈｖｔｐ，ａｌｓｔｅｅｌｔｃｉｅｓｍｕａｅｏａｉｏｉｌｓｓａｒｓｌ，ｅｌｉａｉｅ ’ ｒｑｅｃｅｐｎｅｉｉｅｌａｄｔｅａｅｔｅｓｘｏｄｒｌｗ－ａｓＥｌｐｉｗｉｈｄｃｐｃｔｒｅｕｔｌｐｔｌｆｔｒＳｆｅｕｎｙｒｓｏｓｓｄａ，ｎｈｎｔｋｈｉ－ｒｅｏｐｓｌｔｓｔｅ — ａａｉｉｃｌｉｃｃｏｆｔｒｓａｅａｌ，ｎａｃｒａｃｔｔｒｎｆｒｆｎｔｎｔｅｓｃｎ－ｒｅｉｅｓｏｂｏｔｄａｄｄｎｍｉａｌｉｅｓａｘｍｐｅＩｃｏｄｎｅｗｉｈｉｓｔａｓｅｕｃｉ，ｈｅｏｄｏｄｒｆｔｒｉｔｅｓｒｅｎｙａｃｌｌｏｌｙａｓｎｄ，ｎｈｎｃｍｐｅｅｔｅｃｒｕｔｄｓｇ．Ｔｈｓｍｅｈｄｉａｓｕｔｂｅｆｒｈｇ－ａｓａｄｐｓ，ｂｎ－ｔｐｆｌｒｓｉｅａｄｔｅｏｌｔｈｉｉｅｉｎｇｃｉｔｏｓｌｏｓｉｌｏｉｈｐｓ，ｂｎａｓａｄｓｏｉｅａｔｄｓｇ．ｅｉｎＫｅｗｏｄ：ｓｔｈｄｃｐｃｔｒｏａ－ｙｅｆｔｒｔａｓｅｕｃｉｎｙｒｓｗｉｅ－ａａｉ；ｖｌｐｉｅ；ｒｎｆｒｆｎｔ．ｃｏｔｌｏ

LC滤波电路建模及仿真

基于Matlab的LC滤波电路建模及仿真450120206 钱骁摘要：本文对三相LC滤波电路进行分析，先建立空间状态方程，再利用Matlab进行模拟仿真。

关键字：LC滤波电路Matlab 仿真一、建立空间状态表达式LC滤波电路如图1所示：L fL loadLC图1 三相LC滤波器根据KCL定律，对端点a流入、流出的电流进行分析：i iA+i ca=i ab+i LA(1-1)根据i ca=C f dV LCAdt ，i ab=C f dV LABdt可将（1-1）式写为：i iA+C f dV LCAdt=i LA+C f dV LABdt(1-2)同理，可对b，c两点分析得：i iB+C f dV LABdt =i LB+C f dV LBCdt(1-3)i iC+C f dV LBCdt =i LC+C f dV LCAdt(1-4)由(1-2)、(1-3)、(1-4)三式可得：{C f (dV LCA dt +dV LBC dt −2×dV LABdt )=−i iA +i iB +i LA −i LB C f (dV LAB dt +dV LCA dt −2×dVLBC dt )=−i iB +i iC +i LB −i LC C f (dV LBC dt +dV LAB dt −2×dV LCA dt)=−i iC +i iA +i LC −iLA (1-5)根据KVL 定律，可得：V LAB +V LBC +V LCA =0 (1-6)根据式(1-6)，可将式(1-5)改写成：{dV LABdt=i iAB 3C f −i LAB 3C f dV LABdt =i iAB 3C f−i LAB 3C fdV LAB dt=i iAB 3C f −i LAB3C f (1-6)对于逆变器的输出侧运用KVL 定律，可得：{di iABdt=−V LAB L f +V iAB L f di iBCdt =−V LBC L f+V iBC L fdi iCA dt=−V LCA L f +V iCAL f (1-7)对负载侧运用KVL 定律可得：{ V LAB =L load diLA dt +R load i LA −L load diLBdt −R load i LB V LAB =L load di LA dt +R load i LA −L load diLB dt −R load i LB V LAB=L load di LA dt +R load i LA −L load di LB dt −R load i LB (1-8)以上也可以写为：{di LABdt =−R loadL load i LAB +V LABL load di LABdt=−R load L load i LAB +VLAB L loaddi LAB dt=−R load L loadi LAB +V LAB L load(1-9)至此，我们可以将式(1-6)、(1-7) 和(1-6)改写为：{dV Ldt =13C f I i −13C f I L dI idt=−1L f V L +1L fV i dI L dt =1L loadV L −R load L loadIL(1-10)其中，V L =[V LAB V LBC V LCA ]，I i =[i AB i BC i CA ]=[i iA −i iB i iB −i iC i iC −i iA ]， V i =[V iAB V iBC V iCA ]，I L =[i LABi LBC i LCA ]=[i LA −i LBi LB −i LC i LC −i LA]。

基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真.doc

基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真..课程论文（作业）封面（XXXX年度第2 学期）课程名称：MATLAB应用技术课程编号：19600546x 学生姓名：张丽学号：A19140280 年级：XXXX年 6 月28 日成绩：教师签字：开课- MATLAB应用技术课程编号：19600546x 学生姓名：张丽学号：A19140280 年级：XXXX年 6 月28 日成绩：教师签字：开课：第1 周---第16 周评阅日期：年月日东北农业大学基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真摘要：滤波器在现代通信领域内有很广泛的应用，随着多媒体技术的发展，特别是MATLAB应用技术的出现，因其具有强大的数值计算功能和仿真功能，已成为目前全球各类高校关于线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等许多课程的基本应用工具。

本文利用MATLAB的butter涵数设计了8阶的巴特沃斯低通滤波器，并进行了仿真。

仿真输入信号采用的是三个不同频率正弦信号的合成。

将合成后的信号通过低通滤波器，实现了对高频信号部分的过滤。

采用MATLAB设计滤波器，使原来非常复杂的程序设计变成了简单的函数调用MATLAB信号处理工具箱为滤波器设计及分析提供了非常优秀的辅助设计工具。

关键词：低通；滤波器；MATLAB1 前言随着现代通信技术的不断的进步与发展，滤波器是现代通讯系统中不可缺少的器件之一，在过去的几年中迅速发展的过滤器是一种复杂的选频网络，其对在一定的频率范围内的信号予以很小的衰减,使这部分信号可以通过,而其它电信号予以很大程度上的衰减使其不能通过，从而尽可能地阻止这部分信号通。

本次研究的课题就是对一组合成信号通过滤波器后分离出需要频率的信号并利用MATLAB软件仿真，用MATLAB对矩阵操作,绘图函数和数据、实现算法、创建用户界面,连接其他的编程语言、程序等,主要应用于工程方面的计算、控制与设计、信号处理以及通讯、数字图像处理、金融模型的建立与设计等。

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高阶LC滤波器设计的仿真与实现
( 海格通信产业集团高迎帅)
摘要：本文以椭圆低通滤波器设计为例，讲述了LC滤波器设计的基本思路和方法，并仿真和工程实现的几点差异。

通过实验测试分析了产生差异的原因，并提出了几点进行高阶滤波器设计应当注意的几点细节问题。

关键词：椭圆低通滤波器、阻带衰减、辐射干扰
前言
在射频电路设计中，滤波器是最基本的单元之一。

其中，LC滤波器是应用最广泛的滤波器形式之一。

在滤波器设计中出现的问题多数是共性问题，因此在下文中，我们主要以LC滤波器中的椭圆低通滤波起来进行讨论。

滤波器的性能指标
滤波器的性能可以使用几种指标参数来衡量。

在这里，我们首先简单说明一下椭圆低通、滤波器的几种参数的定义。

图1 滤波器参数定义
滤波器的仿真设计
关于椭圆低通滤波器的数学表示和设计公式推导就不再详细说明了。

在这里主要介绍使用工程的方法进行滤波器的方法。

将得出的参数输入计算机使用软件进行波形仿真，进行参数的仔细调整。

在这里，我们以接收机前端低通滤波器的设计为例。

要求参数如下：
1、通带宽度：31.5MHz
2、带内波动：≤1dB
3、带内损耗：≤1.5dB
4、阻带衰减：≥80dB
使用EDA软件FILTER进行设计，可以得到滤波器的电路参数如下：
图2 仿真设计结果
仿真波形如图一所示。

需要注意的是在以上电路参数中，电感和电容的值不一定是标准系列的值。

对于电感来说，我们可以取最相近的值，误差应小于10%，否则，滤波器的特性将会有较大的变化。

对于电感的小的偏差，可以通过微调与其形成谐振的电容的值来补偿，保证对应的谐振点F(LC)不变。

对于指标要求较高的滤波器，采用可调电感可以得到准确的设计值，但是在调试阶段必须进行仔细调整，这将占用比较多的调试时间。

在上例中，电感应当使用可调电感。

对于电容值的选取，通过并联的方法总可以以很小的误差得到需要的值。

为了简化设计，降低调试难度。

在滤波器设计阶段应当在适当范围内微调设计指标，尽可能使得出的电路参数接近标准值。

这需要设计者综合考虑可能对系统带来的负面影响，从而进行正确的折衷处理。

选取最佳的元器件
一般来说，实际的滤波器无法达到仿真的效果，但在一定条件下可以非常接近。

这个条件有两方面的限制，第一是选择最佳的器件，第二是选择最优的PCB 布线。

下面我们首先讨论器件的选择规则。

电感的选择是滤波器设计中的关键，电感器的性能直接影响滤波器的实现效果。

由于电感器的种类相对较多，在选择时必须综合考虑电路的实际使用条件。

如工作频段、体积、装配方式等等。

表一中列出了几种常用的电感器的特点。

电容的选择相对简单。

高频段一般选择陶瓷电容，材质的选择与电容值有关，电容值大于1500pF时为X7R，小于1500pF时为COG。

选用COG材质的电容损耗小，有利于指标提高。

Q值是电感器的一个重要参数，Q值越高，损耗越小。

在电感的选择上，应当在允许的条件下选择Q值高的电感。

电感种类Q值体积可调整性电磁敏感性
贴片电感较低小不可调较低
插装电感较高中不可调低
空心电感中较大较好高
磁环绕制电感高大较好较低
可调电感较高较大好较高
表1 电感参数比较
需要注意的是，电感的Q值与体积有关，对于空心电感和用磁环绕制的电感，体积越大，Q也越高；同时，Q值也是频率的函数，同样的电感量，频率越高（低于自谐振频率），Q也越大。

用磁环绕制电感，首先应当选择合适的磁环，在此环的应用手册中，厂家会给出磁环的Q值相对于频率的曲线，选择的原则就是保证在工作频段磁环具有最佳的Q值。

在上例中，我们可以选择T-30-2或者T-30-6的磁环，他们在短波范围的损耗相对较小。

PCB布线应当注意的问题
在选择了器件之后，我们就要进行印制板设计，在印制板布局上应当注意以下问题：
（1）输入端和输出端尽量远离，防止高频信号的辐射窜扰。

（2）器件之间的走线尽量短，特别是电感量较小时（小于500nH），电感应当尽量靠近谐振电容。

（3）若使用没有电磁屏蔽措施的可调电感，相邻两个电感之间应当保持一定的距离，防止磁力线的相互交叠造成电感量的联动效应（调整其中
一个电感时，相邻的电感量也会发生变化）。

一般的距离应当大于电
感直径的0.7倍。

（4）地线应当连续，最好在同一层。

如果使用带屏蔽的电感，其屏蔽外壳应当良好的与滤波器的地线连接。

（5）在可调电感的磁芯下方最好不要铺地，防止降低电感的Q值。

（6）如果使用空心电感，相邻的电感的放置应当保证其磁力线方向相互垂直，这样相互间的磁耦合最小。

滤波器的调试
在装配完成以后，我们需要用频谱仪对滤波器性能进行调试。

对于参数准确的滤波器几乎不需要再进行调整。

在这里，以采用可调电感为例讨论椭圆滤波器的调试方法。

由图一可以看到，在滤波器的阻带内有多个陷波点，这些点的频率对应滤波器的每一个谐振节，频率值由F(LC)决定。

因为滤波器的阻带特性是滤波器中并联和串联谐振曲线的叠加，因此，我们只需将阻带特性调好，就可以得到相应的通带特性，具体的做法就是调整相应谐振节的电感值，使陷波点的频率达到设计值。

他们之间的对应关系从仿真参数得到。

由于低频段的陷波点靠的比较近，难以调整，我们可以由高到底进行调整。

如果所设计的滤波器的阶数较低（小于9阶），在阻带衰减不是很大（小于60dB）时，比较容易进行调整。

但是对于高阶的滤波器，阻带衰减很大（大于80dB）时，带外特性将会变得很敏感，此时，陷波点的位置不明显，难以调整，而且，滤波器输入输出端阻抗特性的变化也会影响陷波点的位置，也就是说，调
整好的滤波器和其他电路串联时，阻带特性会有变化。

在这种情况下，精确调整阻带陷波点位置不但耗时耗力，而且意义不大。

此时可以进行通带特性调整，保证通带指标参数达到要求即可，不过，还要保证滤波器的第一个陷波点（频率最低的）位置正确，并且阻带衰减特性平坦。

这一点容易做到。

结束语
本文以LC椭圆低通滤波器为例讲述了滤波器的设计方法和需要注意的问题，对于其他种类的LC滤波器，这些问题都是共同的。

不过，在特殊的应用场合，例如，大功率信号滤波器的设计还要考虑器件可承受的功率，峰值电压等其他的问题。

在这里并没有详述。

设计者应当根据具体的应用情况进行全面的考虑。