Filter Solutions滤波器设计教程
2024年第七章-滤波器设计方法
现以转换带通滤波器为例说明。
由低通滤波器转换带通滤波器的基本转换公式：
sL
sB2 ul sB (u l )
将sL=jΩL， sB=jΩB分别代入上式，可得：
L
2 B
2 0
B B
其中B= Ωu- Ωl，称为通带宽度； Ω0=(Ωu Ωl)1/2，称为中心频率。
由上式解得：
B
LB 2
2 L
B
2
4
2 0
即：Hc(jΩ)=0, |Ω|≥π/Td
k
H
c
(
j
Td
j
2 Td
k)
则有：
H
(e
j
)
Hc
(
j
Td
),
| |
脉冲响应不变法的系统函数转变
不失一般性地，假定连续时间滤波器的系统函数为：
Hc
(s)
N
k 1 s
Ak sk
所对应的时域脉冲响应是： hc
(t )
N
Ake skt
k 1
,t
0,
0, t 0.
第七章 滤波器设计方法
7.0 引言 典型模拟因果滤波器设计 7.1 由连续时间滤波器设计离散时间IIR滤波器 7.2 用窗函数法设计FIR滤波器
7.0 引言
严格说来，选频滤波器这一术语表示一个能让某些频率分量通过而完全拒绝其 它频率成分的系统。
从广义上，任何能对某些频率进行修正的系统，都可以称为滤波器。
对Tdhc(t)采样得到的离散时间滤波器的脉冲响应是：
h[n] Td hc (nTd
)
N
TdAke
skn
Td
u[n]
N
uwave中filtersynthesis操作步骤(最新整理)
第一步：打开uwave，点击
第二步：设置工程名称，和电路名称，点击next，next
第三步：设置扫频范围，next
第四步：我选择默认值，不需要修改，直接next
第五步：设置对称面，可以不设，直接next
第六步：选择波导尺寸，不是推荐值的话，点击edit选择
第7步：我选择默认值，直接next
第8步：直接next
第九步：点击filterassistant，滤波器自动设计
第10步：输入滤波器名称，设置参数
第11步：选择膜片结构，设置膜片厚度，长度用tune表示，tune的范围自己设定
滴12步：点击calculate irises 看看通过了没，通过然后直接点级finish，没通过，点back重新设计。
PS：在工程里面要增加其他滤波器，可以点击：重复前面的过程。
Filter Solutions 2009中文教程——低通滤波器设计
Filter Solutions 功能强大，简便易用。
有助于我们快速设计滤波器，下面beknowned 以一个简单LC低通滤波器为例，简要介绍Filter Solutions的使用。
有任何问题可以到我的博客留言。
Filter Solutions 版本Filter Solutions 2009；
低通要求指标：
截止频率：10K
过渡带衰减：40dB
阻带频率：100K
打开Filter Solutions 2009软件，可看到如下界面，beknowned把他分为三大部分：1.滤波器结构和类型；2. 参数设置，截止频率、过渡带衰减、阻带频率等3. 系统分析显示区：传输函数、幅频曲线等。
这和其他滤波器设计软件类似，如果MATLAB中有计算RLC元件数值的功能，beknowned 也就不接触Filter Solutions。
下面开始step by step 设计滤波器，三步轻松搞定
1.参数设置
滤波器类型，选择Butterworth ，low pass 滤波器；
滤波器参数，截止频率：10K过渡带衰减：40dB，阻带频率：100K
2.点击Synthesizer Filter 生成元件视图。
根据实际元件数值可调整元件参数。
点击该元件，变为红色，然后修改
可看看到，截止频率也随之改变。
3. 查看幅频曲线
可以看到以上参数符合设计要求
有问题欢迎探讨，我的技术博客/。
Filter Solutions滤波器设计教程
精心整理一、F i l t e r S o l u t i o n s 滤波器设计软件中的英文注解Lowpassnotchfilters:低通陷波滤波器 Order:阶filtercircuits:滤波电路 frequencyresponse :幅频响应 Passband:通频带、传输带宽 circuitboard:(实验用)电路板 activefilters:有源滤波器 supplycurrents:源电流 powersupplies:电源bypassingcapacitors:旁路电容 optimal:最佳的;最理想的 GainBandwidth:带宽增益 器的类型（Gaussian ：高斯滤波器、Bessel ：贝塞尔滤波器、butterworth ：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass ：对三角滤波器、Elliptic ：椭圆滤波器、Custom ：自定义滤波器、RaisedCos ：升余弦滤波器、Matche ：匹配滤波器、Delay ：延迟滤波器）；２、在filterclass 中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）； ３、在filterAttributes 中设置滤波器的阶数（Order ）、通频带频率（Passband frequency ）；４、在Implementation中选择有源滤波器（active）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；５、在FreqScale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；６、在GraphLimits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在PassiveDesign/IdealFilterResponse中观察传输函数(TransferFunction)、时域响应(TimeResponse)、零极点图(PoleZeroPlots)、频域响应(FrequencyResponse)的图像；＝6.28＊Hertz；当选择Atten（DB）时，表示阻带衰减多大，更具题意我们选择30DB。
Filter solution 使用说明
Filter solution 使用说明Albus 2011.12.211.Filter solution软件介绍：Filter solution是由Nuhertz Technologies,LLC公司开发的一款滤波器设计和分析软件，能够提供无源、有源和数字滤波设计类型，可给出所设计滤波器的传递函数、零极点以及幅频、相频、群时延等特性。
通过调整参数，可以获得实际工程需要的滤波器。
另外，数字滤波器还可以生成C语言程序。
是一款非常实用的工具。
2.使用：下面以设计一个截止频率为300kHz的滤波器为例，介绍一下该软件的使用：设计来源：xx项目中关于低通滤波器部分设计的需求。
源文件见目录中“低通300K..ftr”文件。
本系统的设计中用到的软件版本为Filter solution zvan10.0，软件界面如下图所示：（一）参数设计：如上图所示，在软件左侧一栏选择所设计的滤波器的模型，现选择Butterworth模型；中间部分选择设计的滤波器的阶数和截止频率，现输入3阶，截止频率输入为300kHz；下面几栏分别选择滤波器的类型、仿真的频率和时间范围等。
右侧一栏分别包括滤波器的传输特性、模型补充选项、放大倍数以及负载大小的选择。
（二）电路图的生成：输入滤波器的参数之后，点击“Circuit”，生成电路图如下图所示：（三）滤波器功能仿真：在Filter solution主界面点击“Frequence Response”,生成该电路的幅频响应曲线，如下图所示：由幅频响应图像可知，当幅度衰减3dB时对应的频率为300kHz，达到了设计的目标。
上述各参数的设置，可以根据实际运用来选择，软件比较小巧实用，设置起来比较方便。
Ansys Nuhertz FilterSolutions 说明书
Ansys Nuhertz FilterSolutions Ansys Nuhertz FilterSolutions provides automated design, synthesis and optimization of RF, microwave and digital filters in an efficient and straightforward process. FilterSolutions starts with your filter performance specifications, synthesizes both ideal and physical filter layout realizations and automatically sets up filter analysis and optimization in the Ansys HFSS electromagnetic simulator.•Performing high-performance microwave and mmWave filter design is difficult and requires expertknowledge to synthesize filter layouts.•RF and microwave filters experience electromagnetic (EM) cross coupling, which leads to inaccuracies intraditional circuit modeling approaches. •Poor filter designs and manufacturing tolerances drivethe need for manual filter “tuning” by hand on the bench. A good CAE approach can create tuning free designs that work within manufacturing or material tolerances.•High-order filters are difficult to optimize, even with EM software. Creating an accurate first designprototype is essential for fast design optimization.Open the filter design in AnsysHFSS, ready for immediate EManalysis and optimization.Create digital filters in the form of filter tap coefficients and C-codefunctions./Targeting your top 4 pain points:/Achieving your top 4 tasks:Quickly, easily and automaticallysynthesize a filter that meets yourperformance requirement.Realize the filter design in schematic and physical layouts for your choice of substrates byharnessing vendor-specific partsand standard value components.Filter design in Ansys Nuhertz FilterSolutionsElectromagnetic simulation of synthesized filter in HFSS/W hat differentiates Ansys Nuhertz FilterSolutions? •Performance specification for Layout-to-EM-Optimization in a single smooth workflow•Ability to evaluate the widest range of filter topologies (Bessel, Butterworth, Chebyshev I and II, Elliptic, Gaussian, Delay, Hourglass, Legendre, Matched, Raised Cosine, Tubular, Zigzag, Coupled-Resonator and Cross-Coupled Folded Resonator)•Highly accurate distributed filter layout synthesis based on EM-derived model discontinuities and couplings•Integrates with HFSS for gold-standard EM analysis accuracy and for EM-based optimization•Ability to synthesize filter topologies for analog and digital filter topologies; a single tool for creating accurate filters for both analog and digital signal processing (DSP) applications•Planar filter realizations in the widest available media classes (microstrip, stripline, asymmetric stripline, suspended substrate)/Ansys Nuhertz FilterSolutions provides automatic filter design for: •Lumped filters , presenting synthesized filter schematics that fulfill the filter performance specification. Also provides values for filters realized on PCBs with surface mount or thru-hole discrete components.•Distributed (transmission line filters) - High-performance distributed filters manufactured on microwave or mmWave substrates. These filters are usually realized with transmission lines, open or shorted stubs, vias, coupled lines and cross-coupled transmission line systems. A broad class of microwave and mmWave filters can be realized through precision patterning of conductors on one to three planar substrates.•Digital filters realized in software for digital signal processing (DSP) systems or on microcontrollers. These are software programs, applied to digital signal processing operating on data from digital sampling systems.•Zero-inductor analog filters - Popular at lower frequencies (audio and mid-frequency analog systems), these filters can be realized on PCB process technology with OpAmps in an analog filter format.•IC-based filters in the form of non-programmable digital filters can also be implemented in IC processes utilizing MOSFETS and capacitors to occupy minimum real estate and utilize a switched-capacitor approach.LUMPED (PASSIVE) FILTER MODULE Synthesizes a lumped component filter (single or double-termination) of a selected filter topology to realize user-specified performance characteristics. Standard value components may be applied, with standard (or non-standard) tolerance values for Monte-Carlo analysis. Components have ideal or finite Q or may be based upon vendor component library models.CAPABILITIESDISTRIBUTED FILTER MODULE The Distributed Filter module synthesizes filter layouts on physics-accurate materials, incorporating transmission lines and hybrid lumped elements. Filter layouts can be realized in a variety of substrate formats, including microstrip, suspended substrate and stripline. Physical layouts (including metallization and substrate material properties) can be realized quickly and accurately. Filter layouts are fully parameterized and may be opened in HFSS for immediate EM analysis; all geometries, materials, ports and analysis setups are automatically created. HFSS designs are fully parameterized and optimization setups are provided, so the designer can proceed directly to design optimization to desired response goals.ACTIVE FILTER MODULE Some filter designs call for elimination of inductors and active filter designs with OpAmps can sometimes provide an attractive alternative. The FilterSolutions Active Filter module synthesizes filters to meet user-specified performance requirements in a wide range of filter topologies, such as Thomas, Akerberg-Mossberg, Sallen-Key, Multiple Feedback, Leapfrog, GICs and more. Incorporate OpAmp models from your favorite vendor and include finite Q and gain effects in your active filter designs.SWITCHED-CAPACITOR FILTER MODULEAnother zero-inductor realization: Switched capacitor filters are generally realized in semiconductor processes where capacitors and switching transistors occupy comparatively small spaces. Switched-capacitor filters may be used to realize digital filters and involve sampling circuit topologies. The Switched-Capacitor Filter module synthesizes designs in IIR and FIR realizations, as well as Bilinear, Matched-Z, Step Invariant, Modified Impulse Invariant and custom Z-transform designs.ANSYS, Inc. *******************866.267.9724© 2021 ANSYS, Inc. All Rights Reserved.DISTRIBUTED FILTER DESIGN TOPOLOGIES Lumped Translation, Inductor Translation, Stepped Impedance, Shunt Stub Resonators, Open Stub Resonators, Spaced Stubs, Dual Resonators, Spaced Dual Resonators, Parallel Edge Coupled, Hairpin, Miniature Hairpin, Ring Resonator, Interdigital, ComblineACTIVE FILTER IMPLEMENTATIONS Thomas 1 and 2, Sallen & Key, Parallel, Akerberg, Multiple Feedback (MFB), GIC Biquad, GIC Ladder, Leap FrogDIGITAL FILTER DESIGNS BASED ON THE FOLLOWING DIGITAL TRANSFORMATIONSBilinear, Impulse Invariant (IIR), Matched Z, Step Invariant, FIR Approximation. FIR Filter Types: Rectangular, Bartlett, Hanning, Hamming, Blackman, Blackman-Harris, Kaiser, Dolph-Cheby, Remez, Raised Cosine, Root Raised Cosine, Cosine Filter, Sine Filter, Matched Filter, DelayFilter DIGITAL FILTER MODULE For DSP and sampled systems, FilterSolutions takes user-specified performance specifications and a desired topology and synthesizes filter coefficients to realize the digital filter. Digital transformations are provided to Bilinear, Impulse Invariant, Step Invariant, Matched-Z and Finite Impulse Response (FIR) approximation. Filter realizations are provided in the form of the discrete transfer function, filter tap/block coefficients or as C-code ready for incorporation into a DSP code block.ZMATCH MODULE Zmatch starts with complex load definitions and synthesizes a matching network for maximum power transfer. Includes both Discrete Frequency and Broadband Match modes. Optimal matching networks are provided in lumped, distributed and hybrid realizations.FILTER TYPES AVAILABLE (LUMPED AND DISTRIBUTED FILTERS)Gaussian, Bessel, Butterworth, Legendre, Chebyshev (I and II), Hourglass, Elliptic, Raised Cosine, Matched, Delay FILTER CLASSES AVAILABLE (LUMPED AND DISTRIBUTED FILTERS)Lumped Translation, Inductor Translation, Stepped Impedance, Shunt Stub Resonators, Open Stub Resonators, Spaced Stubs, Dual Resonators, Spaced Dual Resonators, Parallel Edge Coupled, Hairpin, Miniature Hairpin, Ring Resonator, Interdigital, Combline。
滤波器的设计流程和工程实施方法
滤波器的设计流程和工程实施方法在电子电路设计和工程实施中，滤波器是一种重要的电路组件，用于滤除或改变信号中的特定频率成分。
滤波器的设计流程和工程实施方法对于确保电路性能和信号质量至关重要。
本文将介绍滤波器设计的基本流程和一些常用的工程实施方法。
一、滤波器设计的基本流程滤波器设计的基本流程包括需求分析、设计规范、滤波器类型选择、电路模拟和优化、电路实现和性能验证等步骤。
1、需求分析：首先需要明确设计所需的滤波器的性能要求和功能需求。
这包括滤波器的通带范围、截止频率、阻带范围、衰减等参数。
同时，还需要考虑实际应用环境和可行性。
2、设计规范：基于需求分析的结果，制定滤波器的设计规范。
这包括确定滤波器的类型（如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器）、滤波器阶数、频率响应等。
3、滤波器类型选择：根据设计规范，选择合适的滤波器类型。
不同类型的滤波器有不同的特性和适用范围。
常见的滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。
4、电路模拟和优化：使用电路模拟工具，如Spice软件，进行滤波器电路的模拟和优化。
通过调整电路参数和拓扑结构，优化滤波器的性能指标，如通带增益、截止频率、阻带衰减等。
5、电路实现：在完成电路模拟和优化后，可以选择合适的元器件和材料，开始电路实现。
这包括选择适当的电容、电感、运算放大器等，以及设计电路的布局和走线。
6、性能验证：完成电路实现后，进行性能验证和测试。
这包括测量滤波器的频率响应、阻带衰减、相移等指标，以确保滤波器达到设计要求。
二、工程实施方法除了滤波器设计的基本流程外，还有一些常用的工程实施方法值得注意。
1、工程实施经验：借鉴工程师的实施经验可以帮助设计和实施滤波器。
在设计过程中，可以参考和学习已有的成功案例和工程实践，以及通过仿真和实验来验证设计结果。
2、元器件选择：选择合适的元器件对于滤波器的性能至关重要。
根据设计要求和实际应用场景，选择适当的电阻、电容、电感和运算放大器等元器件。
Filter Solutions滤波器设计教程
精心整理一、FilterSolutions 滤波器设计软件中的英文注解Lowpassnotchfilters:低通陷波滤波器 Order:阶filtercircuits:滤波电路 frequencyresponse :幅频响应 Passband:通频带、传输带宽 repeatedlycycle ：重复周期maximumsignaltonoiseratio ：最大信噪circuitboard:(实验用)电路板 activefilters:有源滤波器 supplycurrents:源电流 powersupplies:电源bypassingcapacitors:旁路电容 optimal:最佳的;最理想的 GainBandwidth:带宽增益 passivecomponent:无源元件 斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass ：对三角滤波器、Elliptic ：椭圆滤波器、Custom ：自定义滤波器、RaisedCos ：升余弦滤波器、Matche ：匹配滤波器、Delay ：延迟滤波器）；２、在filterclass 中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）； ３、在filterAttributes 中设置滤波器的阶数（Order ）、通频带频率（Passband frequency ）；４、在Implementation 中选择有源滤波器（active ）、无源滤波器（passive ）和数字滤波器（Digital ）；５、在FreqScale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；６、在GraphLimits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在PassiveDesign/IdealFilterResponse中观察传输函数(TransferFunction)、时域响应(TimeResponse)、零极点图(PoleZeroPlots)、频域响应(FrequencyResponse)的图像；７、在CircuitParmaters中设置源电阻(SourceRes)和负载电阻(LoadRes);最后点击Circuits观察滤波器电路图；70M/77.31M=1.104;当选择Freq（频率）时，StopBandAtten（阻带衰减）应该选择77.31M.６、在GraphLimits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率我们设置为100M；在PassiveDesign/IdealFilterResponse中观察传输函数(TransferFunction)、时域响应(TimeResponse)、零极点图(PoleZeroPlots)、频域响应(FrequencyResponse)的图像；７、在CircuitParmaters中设置源电阻(SourceRes)我们设为200欧和负载电阻(LoadRes)我们同样设为200欧;最后点击Circuits观察滤波器电路图；点击TransferFunction查看传递函数：点击TimeResponse查看响应曲线。
filter solutions 设计滤波器笔记总结
用Filter solutions设计滤波器笔记要求：分别设计5阶切比雪夫1型带通滤波器、切比雪夫2型带通滤波器，中心频率500MHz，带宽50MHz。
尝试选用不同的电路结构，观察所用元器件的值有何变化。
切比雪夫1型滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的切比雪夫2型滤波器：通带中单调，阻带等纹波，即阻带中有零点（陷波点）。
（1）5阶切比雪夫1型带通滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的图1：参数设置注释：Asymmetrical非对称的，只有带通滤波器才有此选项，用于设计非对称结构的滤波器。
Delay Equalize延迟补偿，低通和带通滤波器才有此选项，用于低通滤波器或者带通滤波器的通带群延迟补偿。
延迟补偿的概念：Tx Line:Transmission Line 传输线滤波器Sw Cap:Switched Capacitor开关电容滤波器，Active：有源滤波器，Passive:无源滤波器，Digital:数字滤波器，1st Ele Shunt:滤波器电路结构的第一个元件是并联电感。
1st Ele Series:滤波器电路的第一个元件是串联电容。
Incl Source Bias：Check to include the bias due to the source resistance to appear in the transfer function, frequency response, impedance response, and time response of your filter. For example, if the source resistance is equal to the load resistance, checking this box will cause a -6dB offset will appear in the frequency response, and a factor of .5 will appear in the transfer function and time response. This offset goes away when this box is left unchecked.This box should be left unchecked when using the transfer function for any purpose other than passive filters applications.Complex Terminations:创建滤波器复杂的驱动终端，即自定义滤波器的源终端。
滤波器的设计流程与步骤
滤波器的设计流程与步骤滤波器是一种电子器件或电路，用于改变信号的频率特性。
在电子领域，滤波器被广泛应用于信号处理、通信系统、音频设备等方面。
设计一个滤波器需要遵循一定的流程与步骤，本文将介绍滤波器设计的一般流程，并详细探讨每个步骤的具体内容。
第一步：需求分析在滤波器设计之前，首先需要明确设计滤波器的需求。
这包括确定滤波器的类型（如低通、高通、带通、带阻等），频率范围、阻带衰减要求、插入损耗限制等。
需求分析阶段的目标是明确设计滤波器所需的功能和性能规格。
第二步：选择滤波器结构根据需求分析的结果，根据不同的滤波器类型和频率范围，选择适合的滤波器结构。
常见的滤波器结构包括RC滤波器、LC滤波器、激励响应滤波器、数字滤波器等。
选择滤波器结构时需要综合考虑设计的难度、性能指标和实际应用需求。
第三步：确定滤波器规格在选择滤波器结构后，需要进一步确定滤波器的规格。
这包括确定滤波器的阶数、各个截止频率的具体数值、通带和阻带的设定等。
可以利用相关的数学模型、理论计算或者实验手段来确定滤波器规格。
第四步：设计滤波器设计滤波器是滤波器设计流程的核心步骤。
根据滤波器的结构和规格，运用电路理论、数学模型等手段进行滤波器的具体设计。
这包括计算和选择滤波器元件的数值、确定元件的合适布局和连接方式，以及优化设计，以满足设计要求。
第五步：仿真与分析在设计完成后，进行滤波器的仿真和分析是十分重要的。
这可以通过使用模拟电路仿真软件、信号处理工具等进行。
通过仿真结果，可以评估滤波器的性能是否满足设计要求，并进行必要的调整和优化。
第六步：原型制作与测试设计完成后，需要制作滤波器的实际原型，并进行测试和验证。
这可以通过PCB设计和制作、元器件的选取和组装等方式完成。
通过实际测试，可以验证滤波器的性能指标，并进行必要的调整和改进。
第七步：性能验证与优化通过对原型滤波器的测试结果进行分析和评估，可以判断滤波器是否满足设计要求。
若不满足，则需要针对具体问题进行调整和优化。
filter_solutions教程
让我们5分钟学会filter solutions速成教程。
（由于本人在网上找了很久都没有找到关于Filter Solutions的教程，这几天接触了一些，就自己做一个简易教程和大家一起学习，由于本人水平有限，做得不好的请多包涵）。
一、首先了解一下滤波软件中的英文是什么意思。
浏览一遍，待会不会的再回头查看。
滤波器软件英汉翻译及操作说明(王Z G，湖南)Lowpass notch filters :低通陷波滤波器Order: 阶filter circuits:滤波电路frequency response:幅频响应Passband :通频带、传输带宽repeatedly cycle：重复周期maximum signal to noise ratio：最大信噪比gain constants：增益系数，放大常数circuit topologies：电路拓扑结构gain shortfall：增益不足maximum output：最大输出功率last stage：末级preceding stage:前级stage filter：分级过滤器Gain Stage：增益级voltage amplitude：电压振幅Component values: 元件值maximum valued: 最大值minimum valued: 最小值standard value:标准值resistors: 电阻器capacitors:电容器operational amplifiers:运算放大器(OA) circuit board:(实验用)电路板active filters:有源滤波器supply currents:源电流power supplies:电源bypassing capacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的Gain Bandwidth:带宽增益passive component:无源元件active component: 有源元件overall spread:全局;总范围Component characteristics:组件特性Modification:修改;更改data book:数据手册typical values:标准值;典型值default values:省略补充program execution:程序执行Reset button:复原按钮positive temperature coefficient:正温度系数variable resistors:可变电阻器cermet resistor:金属陶瓷电阻器output resistance:输出电阻distortion:失真single amplifier:单级放大器voltage follower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障control panel,:控制面板二、让我们来看看滤波器设计的基本步骤１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filter type中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、Raised Cos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）；２、在filter class中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）；３、在filter Attributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）；４、在Implementation中选择有源滤波器（active ）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；５、在Freq Scale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；６、在Graph Limits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在Passive Design/Ideal Filter Response中观察传输函数(Transfer Function)、时域响应(Time Response)、零极点图(Pole Zero Plots)、频域响应(Frequency Response)的图像；７、在Circuit Parmaters中设置源电阻(Source Res)和负载电阻(Load Res);最后点击Circuits观察滤波器电路图；８、在设计有缘滤波器的时候还要注意在Active Implementation 中选择滤波器的电路布局形式一般有源滤波器选择Pos SAB型的，在Circuit Parmaters中设置增益大小（gain）。
椭圆滤波器
四阶椭圆滤波器
2012213611 马杨题目：
设计一个4阶低通椭圆滤波器，截止频率为30kHz（误差不大于1kHz）。
采用Filter Solutions 软件来生成题目要求的滤波器。
滤波器特性如下：
1、计算极点和零点；
零极点图如下：
其中为零点，为极点。
传输函数为：
令分母等零，则可求出极点；令分子等零，则可求出零点。
零点有4个：±j1.099E+5，±j4.586E+4。
极点有4个：﹣1.096E+4±j1.433E+4，﹣3148±j3.057E+4。
2、画出电路图；
各元件的参数值已标注在图中。
3、仿真各节点电压；
4、仿真电路的频率扫描特性，测量-3dB对应的频率值，测量10kHz和50kHz 处对应的幅度（dB）。
细节图：
可以看出，
-3dB对应的频率值为29.5kHz；
10kHz对应的幅度为1.2dB；
50kHz对应的幅度对-46dB。
Filter Solutions滤波器设计教程汇总
一、Filter Solutions滤波器设计软件中的英文注解Lowpass notch filters :低通陷波滤波器Order: 阶filter circuits:滤波电路frequency response:幅频响应Passband :通频带、传输带宽repeatedly cycle：重复周期maximum signal to noise ratio：最大信噪比gain constants：增益系数，放大常数circuit topologies：电路拓扑结构gain shortfall：增益不足maximum output：最大输出功率last stage：末级preceding stage:前级stage filter：分级过滤器Gain Stage：增益级voltage amplitude：电压振幅Component values: 元件值maximum valued: 最大值minimum valued: 最小值standard value:标准值resistors: 电阻器capacitors:电容器operational amplifiers:运算放大器(OA) circuit board:(实验用)电路板active filters:有源滤波器supply currents:源电流power supplies:电源bypassing capacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的Gain Bandwidth:带宽增益passive component:无源元件active component: 有源元件overall spread:全局;总范围Component characteristics:组件特性Modification:修改;更改data book:数据手册typical values:标准值;典型值default values:省略补充program execution:程序执行Reset button:复原按钮positive temperature coefficient:正温度系数variable resistors:可变电阻器cermet resistor:金属陶瓷电阻器output resistance:输出电阻distortion:失真single amplifier:单级放大器voltage follower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障control panel,:控制面板二、Filter Solutions滤波器设计的基本步骤１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filter type中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、Raised Cos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）；２、在filter class中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）；３、在filter Attributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）；４、在Implementation中选择有源滤波器（active ）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；５、在Freq Scale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；６、在Graph Limits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在Passive Design/Ideal Filter Response中观察传输函数(Transfer Function)、时域响应(Time Response)、零极点图(Pole Zero Plots)、频域响应(Frequency Response)的图像；７、在Circuit Parmaters中设置源电阻(Source Res)和负载电阻(Load Res);最后点击Circuits观察滤波器电路图；８、在设计有缘滤波器的时候还要注意在Active Implementation 中选择滤波器的电路布局形式一般有源滤波器选择Pos SAB型的，在Circuit Parmaters中设置增益大小（gain）。
filter wiz pro的使用
鉴于大家目前对滤波器设计软件比较陌生的状况，这里介绍一下关于滤波器设计软件的使用。
由于filter solutions 的注册码难以寻找，故这里使用Filter Wiz Pro来介绍（下载:纳米盘Filter Wiz Pro3.2)，希望大家能以下面的实例逐步掌握对Filter Wiz Pro的使用。
【设计任务】设计一个二阶低通滤波器，截止频率为fo=400Hz，Q=0.7。
【设计步骤】启动Filter Wiz Pro 3.0，程序界面如图1所示：图1 Filter Wiz Pro 3.0的程序界面单击标有“LP”的按钮，打开设计窗口如图1所示。
图2 滤波器设计窗口在左侧窗口指定参数，如图3示：图3 设定参数（在上面的指定中，Apb，Asb，fpb都是按照惯例选定的，调整fsb的数值可以得到不同的阶数和Q数值。
指定fsb=2400Hz可以得到所要求的阶数和Q值。
）(参数还看不懂，请参看相关模电书籍)单击“Calculate”按钮，计算结果将显示在右侧窗口中，如图4所示。
从图4中可以看到不同的近似函数的不同性能。
其中Butterworth型的Q=0.71，和要求的0.70接近，阶数则正好为2。
图4 计算结果显示单击“Next”按钮，进入“View frequency and time responses, select Approximation”环节，如图5所示。
图5 查看频率和时间响应，选择近似方式图5显示了不同的近似方式的幅频响应曲线。
选择近似方式为Butterworth。
单击“Next”按钮，进入“Select circuit schematic for each stage”，如图6所示。
图6 选择电路原理图单击按钮可以查看和选择不同原理图如图6所示。
图7 选定电路图单击“Select”按钮，然后单击“Next”按钮，进入“Calculate component values”环节，在这一环节里，设计者可以选择不同的电阻精度、电容大小等。
Filter-Solutions10教程
Filter+Solutions10.0英汉翻译及操作说明Lowpass notch filters :低通陷波滤波器Order: 阶filter circuits:滤波电路frequency response:幅频响应Passband :通频带、传输带宽repeatedly cycle：重复周期maximum signal to noise ratio：最大信噪比gain constants：增益系数，放大常数circuit topologies：电路拓扑结构gain shortfall：增益不足maximum output：最大输出功率last stage：末级preceding stage:前级stage filter：分级过滤器Gain Stage：增益级voltage amplitude：电压振幅Component values: 元件值maximum valued: 最大值minimum valued: 最小值standard value:标准值resistors: 电阻器capacitors:电容器operational amplifiers:运算放大器(OA) circuit board:(实验用)电路板active filters:有源滤波器supply currents:源电流power supplies:电源bypassing capacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的Gain Bandwidth:带宽增益passive component:无源元件active component: 有源元件overall spread:全局;总范围Component characteristics:组件特性Modification:修改;更改data book:数据手册typical values:标准值;典型值default values:省略补充program execution:程序执行Reset button:复原按钮positive temperature coefficient:正温度系数variable resistors:可变电阻器cermet resistor:金属陶瓷电阻器output resistance:输出电阻distortion:失真single amplifier:单级放大器voltage follower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障control panel,:控制面板１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filter type中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、Raised Cos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）；２、在filter class中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）；３、在filter Attributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）；４、在Implementation中选择有源滤波器（active ）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；５、在Freq Scale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；６、在Graph Limits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在Passive Design/Ideal Filter Response中观察传输函数(Transfer Function)、时域响应(Time Response)、零极点图(Pole Zero Plots)、频域响应(Frequency Response)的图像；７、在Circuit Parmaters中设置源电阻(Source Res)和负载电阻(Load Res);最后点击Circuits观察滤波器电路图；８、在设计有缘滤波器的时候还要注意在Active Implementation 中选择滤波器的电路布局形式一般有源滤波器选择Pos SAB型的，在Circuit Parmaters中设置增益大小（gain）。
Filter Solutions 教程
用Filter solutions设计滤波器笔记要求：分别设计5阶切比雪夫1型带通滤波器、切比雪夫2型带通滤波器，中心频率500MHz，带宽50MHz。
尝试选用不同的电路结构，观察所用元器件的值有何变化。
切比雪夫1型滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的切比雪夫2型滤波器：通带中单调，阻带等纹波，即阻带中有零点（陷波点）。
（1）5阶切比雪夫1型带通滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的图1：参数设置注释：Asymmetrical非对称的，只有带通滤波器才有此选项，用于设计非对称结构的滤波器。
Delay Equalize延迟补偿，低通和带通滤波器才有此选项，用于低通滤波器或者带通滤波器的通带群延迟补偿。
延迟补偿的概念：Tx Line:Transmission Line 传输线滤波器Sw Cap:Switched Capacitor开关电容滤波器，Active：有源滤波器，Passive:无源滤波器，Digital:数字滤波器，1st Ele Shunt:滤波器电路结构的第一个元件是并联电感。
1st Ele Series:滤波器电路的第一个元件是串联电容。
Incl Source Bias：Check to include the bias due to the source resistance to appear in the transfer function, frequency response, impedance response, and time response of your filter. For example, if the source resistance is equal to the load resistance, checking this box will cause a -6dB offset will appear in the frequency response, and a factor of .5 will appear in the transfer function and time response. This offset goes away when this box is left unchecked.This box should be left unchecked when using the transfer function for any purpose other than passive filters applications.Complex Terminations:创建滤波器复杂的驱动终端，即自定义滤波器的源终端。
利用Filter Solutions辅助设计滤波器
【 关键 词】Ｆ ｌ ｅ ｏｕ ｉｎ ；滤波器 ；辅 助设计 ｉｔ ｒ Ｓ ｌ ｔ ｏ ｓ
【 中图分类号 】Ｔ ７ ３ Ｎ １ 【 文献标识码 】Ａ 【 文章编号 】１０ — １ １２ １） ３ ０ ０ — ２ ０ ８ １５ （０ ２ ０ — ０ ９ ０
Ｕｓ ｉ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｉ ｌ ｒｄ ｓｇ ｅＦ ｌ ｒＳ ｌ ｔ ｓａ ｄ ｆ电路设计与仿真 ． 在 Ｆ ｌｅ ｏ ｕ ｉ ｎ 主界面中进行如下设置：滤波 器类 ｉ ｔ ｒ ｌ ｔｏ ｓ Ｓ 型为椭圆 函数滤波器 ，滤波器种类为带通滤波 器，阶数 为 ５ 阶 ，通带上 、下限截止频率分别为 １ ＯⅡ 、４ ０ ｔ ，通带衰 ｌ￣ ｚ ４ ￣ ｚ ｛ 减 ３ Ｂ 通带波纹 ０ ５Ｂ 阻带比率为 １ １ 信号源为 电压源， ｄ， ．ｄ ， ．， 首个元件并联 ， 阻抗为 ５ Ｑ，负载阻抗为 ５ Ｑ，默认 电容 源 Ｏ ０ 器 Ｑ值为无穷大，默认 电感器 Ｑ值为无穷大。如 图 １ 所示 。 设置完毕后查看电路， Ｆ ｌ ｅ ｏ ｕ ｉｎ 给 出的电路 将 ｉ ｔ ｒＳ ｌ ｔ ｏ ｓ
２１ ０ ２年第 ３期 （ 总第 １ 卷 １ １ ） ４ ５ 期
大 众 科 技
ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ
Ｎｏ． ２ １ ３。 ０ ２
Ｃｕ ｌ ｉｅ ｏ１ １ ｍｕａ ｖ ｌ Ｎ ．５ ） ｔ ｙ
利 用 Ｆ ｌｅ ｏ ｎ 辅 助 设 计 滤 波 器 －ｔ Ｓ ｔ ｒ Ｉ ｉ ｓ ｕ ｏ
（ ） 斯 滤波 器 具有 最 平 缓 的通 带滚 降特 性及 最低 的 时 １高
延。
波器、腔体滤波器 、微带线滤波器、声表面波滤波器、开关 电容滤波器和数字滤波器等等。
Ｆｌｅ ｏｕｉｎ ｉ ｔｒ Ｓ ｌ ｔｏ ｓ是 由 Ｎ ｈ ｒ ｚ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ开 发 的
filtersolutions滤波器设计教程
一、Filter Solutions滤波器设计软件中的英文注解Lowpass notch filters :低通陷波滤波器Order: 阶filter circuits:滤波电路frequency response:幅频响应Passband :通频带、传输带宽repeatedly cycle：重复周期maximum signal to noise ratio：最大信噪比gain constants：增益系数，放大常数circuit topologies：电路拓扑结构gain shortfall：增益不足maximum output：最大输出功率last stage：末级preceding stage:前级stage filter：分级过滤器Gain Stage：增益级voltage amplitude：电压振幅Component values: 元件值maximum valued: 最大值minimum valued: 最小值standard value:标准值resistors: 电阻器capacitors:电容器operational amplifiers:运算放大器(OA)circuit board:(实验用)电路板active filters:有源滤波器supply currents:源电流power supplies:电源bypassing capacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的Gain Bandwidth:带宽增益passive component:无源元件active component: 有源元件overall spread:全局;总范围Component characteristics:组件特性Modification:修改;更改data book:数据手册typical values:标准值;典型值default values:省略补充program execution:程序执行Reset button:复原按钮positive temperature coefficient:正温度系数variable resistors:可变电阻器cermet resistor:金属陶瓷电阻器output resistance:输出电阻distortion:失真single amplifier:单级放大器voltage follower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障control panel,:控制面板二、Filter Solutions滤波器设计的基本步骤１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filter type中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、Raised Cos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）；２、在filter class中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）；３、在filter Attributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）；４、在Implementation中选择有源滤波器（active ）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；５、在Freq Scale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec＝＊Hertz；６、在Graph Limits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在Passive Design/Ideal Filter Response中观察传输函数(Transfer Function)、时域响应(Time Response)、零极点图(Pole Zero Plots)、频域响应(Frequency Response)的图像；７、在Circuit Parmaters中设置源电阻(Source Res)和负载电阻(Load Res);最后点击Circuits观察滤波器电路图；８、在设计有缘滤波器的时候还要注意在Active Implementation 中选择滤波器的电路布局形式一般有源滤波器选择Pos SAB型的，在Circuit Parmaters 中设置增益大小（gain）。
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一、FilterSolutions滤波器设计软件中的英文注解
Lowpassnotchfilters:低通陷波滤波器Order:阶
filtercircuits:滤波电路frequencyresponse:幅频响应Passband:通频带、传输带宽repeatedlycycle：重复周期maximumsignaltonoiseratio：最大信噪比
gainconstants：增益系数，放大常数circuittopologies：电路拓扑结构gainshortfall：增益不足maximumoutput：最大输出功率laststage：末级
precedingstage:前级
stagefilter：分级过滤器GainStage：增益级voltageamplitude：电压振幅Componentvalues:元件值maximumvalued:最大值minimumvalued:最小值standardvalue:标准值
resistors:电阻器
capacitors:电容器operationalamplifiers:运算放大器(OA) circuitboard:(实验用)电路板activefilters:有源滤波器supplycurrents:源电流powersupplies:电源bypassingcapacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的GainBandwidth:带宽增益passivecomponent:无源元件activecomponent:有源元件overallspread:全局;总范围Componentcharacteristics:组件特性Modification:修改;更改databook:数据手册typicalvalues:标准值;典型值defaultvalues:省略补充programexecution:程序执行Resetbutton:复原按钮positivetemperaturecoefficient:正温度系数
variableresistors:可变电阻器cermetresistor:金属陶瓷电阻器outputresistance:输出电阻distortion:失真
singleamplifier:单级放大器voltagefollower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障controlpanel,:控制面板
二、FilterSolutions滤波器设计的基本步骤
１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filtertype中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、RaisedCos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）；
２、在filterclass中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）；
３、在filterAttributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）；
４、在Implementation中选择有源滤波器（active）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；
５、在FreqScale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；
６、在GraphLimits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率；在PassiveDesign/IdealFilterResponse中观察传输函数(TransferFunction)、时域响应(TimeResponse)、零极点图(PoleZeroPlots)、频域响应(FrequencyResponse)的图像；
７、在CircuitParmaters中设置源电阻(SourceRes)和负载电阻(LoadRes);最后点击Circuits观察滤波器电路图；
８、在设计有缘滤波器的时候还要注意在ActiveImplementation中选择滤波器的电路布局形式一般有源滤波器选择PosSAB型的，在CircuitParmaters中设置增益大小（gain）。
三、下面以设计无源低通椭圆滤波器为例，学习filtersolutions。
设计一个7阶无源椭圆低通滤波器，截止频率为70M，纹波系数为0.1，阻带衰减40dB.。
１、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filtertype中选择滤波器的类型Elliptic：椭圆滤波器。
２、在filterclass中选择滤波器的种类为低通（LowPass）。
３、在filterAttributes中设置滤波器的阶数（Order）为7阶。
４、在Implementation中选择无源滤波器（passive），所谓无源滤波器就是由无源元件R、L和C组成的滤波器。
５、在FreqScale中选择Hertz和Log，如果选择了Rad/Sec，则要注意Rad/Sec ＝6.28＊Hertz；当选择Atten（DB）时，表示阻带衰减多大，更具题意我们选择30DB。
当选择Ratio(比率)时，则StopBandAtten（阻带衰减）应该设置为
70M/77.31M=1.104;当选择Freq（频率）时，StopBandAtten（阻带衰减）应该选择77.31M.
６、在GraphLimits中设置好图像的最大频率和最小频率，最大频率要大于通频带的截止频率我们设置为100M；在PassiveDesign/IdealFilterResponse中观察传输函数(TransferFunction)、时域响应(TimeResponse)、零极点图(PoleZeroPlots)、频域响应(FrequencyResponse)的图像；
７、在CircuitParmaters中设置源电阻(SourceRes)我们设为200欧和负载电阻(LoadRes)我们同样设为200欧;最后点击Circuits观察滤波器电路图；
点击TransferFunction查看传递函数：
点击TimeResponse查看响应曲线。