带阻滤波器

电磁波与微波技术课程设计

带阻滤波器的设计与仿真

课题：带阻滤波器的设计与仿真

指导老师：

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学号：

绪言

带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器, 微波滤波器具有选频、分频和隔离信号等重要作用,在现代微波毫米波通信、卫星通信、遥感和雷达技术等系统中应用广泛，其性能的优劣将直接影响到整个系统的运行质量。而带阻滤波器作为微波滤波器的一种,在通信系统中也起着十分重要的作用。通常在许多微波系统中,要求信号传输时，衰减应尽可能的小,而对不需要的噪声、干扰、杂散等则要抑制掉，即需具有很高的衰减度。带阻滤波器适于在宽频范围滤除某窄带频，无线通信系统中抑制高功率发射机、非线性功放的杂散频谱以及带通滤波器的寄生通带等，这时，如采用一个或几个带阻滤波器来抑制它们，就比采用带通滤波器的宽阻带来抑制更加灵活有效。

目录

1.课程设计要求 (4)

2.微带短截线带阻滤波器的理论基础 (4)

2.1理查德变换 (5)

2.2科洛达规则 (7)

3.设计步骤 (7)

3.1ADS 简介 (7)

3.2设计步骤、计算及仿真 (8)

3.3优化设计过程 (20)

3.4对比结果 (23)

4.心得体会 (24)

5.参考文献 (24)

1．课程设计要求：

1.1 设计题目：带阻滤波器的设计与仿真。

1.2设计方式：分组课外利用ads软件进行设计。

1.3设计时间：第一周至第十七周。

1.4 带阻滤波器中心频率：5.8GHz；相对带宽：9%；带内波纹：

<0.2dB。

1.5 滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.3GHz和6.3GHz处，衰

减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。

2．微带短截线带阻滤波器的理论基础

当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高于500Mz时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线

方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。

2.1 理查德变换

通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。

在传输线理论中，终端短路传输线的输入阻抗为：

= （1.0）

式中

当传输线的长度= 时

（1.1）将式（1.1）代入式（1.1），可以得到

（1.2）式中

（1.3）

称为归一化频率。

终端短路的一段传输线可以等效为集总元件电感，等效关系为

（1.4）

式中

S = j

（1.5）

称为理查德变换。

同样，终端开路的一段传输线可以等效为集总元件的电容。终端开路传输线的输入导纳为

（1.6）

式中S = j 为理查德变换。

前面将电感和电容用一段传输线等效时，传输线的长度选择为

，这样的选择有个好处，因为点f =

S = j = j1 （1.7）

这适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的低通滤波器，这时低通滤波器原型的电感值与终端短路传输线的归一化特性阻抗值相等，低通滤波器原型的电容值与终端开路传输线的归一化特性导纳值相等。

当传输线的长度时，这种选择适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的带阻滤波器。所以我们在做设计时用的传输线的长度为。

2.2 科洛达规则

科洛达规则是利用附加的传输线段，得到在实际上更容易实现的滤波器。利用科洛达规则既可以将串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线在物理上分开，附加的传输线段称为单位元件。

在设计低通滤波器时，将集总元件转换为分布元件采用了0λ/8长传输线，但这种转换方式不能用于帯阻滤波器的设计。帯阻滤波器对应于电路的串联和并联连接方式，在中心频率点必须有最大和最小阻抗，考虑到0λ/4长传输线在中心频率点f=f0处正切函数为无穷大，正好符合帯阻滤波器的要求，帯阻滤波器讲集总元件转换为分布参数元件时采用了0λ/4长传输线。

3.1 ADS简介

ADS（Advanced Design System）电子设计自动化软件为美国Agilent Technologies公司的产品，该软件的功能包含时域电路模拟（SPICE－like Simulation）、频域电路模拟（HarmonicBalance Linear Analysis）、电磁模拟（EM Simulation）、通信系统模拟（Communication SystemSimulation）、数字信号处理设计（DSP）等。此外和多家芯片厂商合作建立ADS Design Kit及Model File供设计人员使用。使用者可以利用Design Kit及软件模拟功能进行通信系统的设计、规划与评估，以及MMIC／RFIC、类比与数位电路设计。除上述的设计模拟功能外，ADS也提供辅助设计功能，如Design Guide是以范例及指令方式示范电路或系统的设计规划流程，而Simulation Wizard是以步骤式界面进行电路设计与分析。ADS还能提供与其他设计模拟软件（如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的MATLAB等）做Co－Simulation，加上丰富的元件／应用模型库及量测／验证仪器间的连接功能，将增加电路与系统设计的方便性、速度与精确性。它提供优秀的频率模式和混合模式电路仿真器，可以模拟整个通信信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中。ADS采用自顶至底的设计和自底至顶的验证方法，将系统设计和验证时间降到最少。它具有DSP、RF和EM协同仿真能力，从而能在系统级设计中高效率地分配和优化系统性能。完成系统建模后，就可用实际RE和DSP电路设计替代行为模型，评估它们对性能的影响。当任何一级仿真结果不理想时，都必须回到原理图中

重新进行优化，并再次进行仿真，直到仿真结果满意为止，这样可以保证实际电路与仿真电路的一致性。

ADS可以为电路设计者提供进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计的仿真分析方法，其提供的仿真分析方法大致可以分为时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真。

利用微带短截线带阻滤波器的理论基础，可以方便地设计出符合技术指标的微带短截线滤波器。下面我们用ADS设计并仿真微带短截线带阻滤波器的原理图，。

微带短截线带阻滤波器的设计指标如下：

中心频率：5.8GHz；相对带宽：9%；带内波纹：<0.2dB。

滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.3GHz和6.3GHz处，衰减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。

3.2设计步骤、计算及仿真

根据需要的滤波器的滤波器通带和阻带衰减指标，在带阻滤波器设计向导中生成原理图，并且确定阶数数N以及所要得到的理想波形，操作如下：

打开ADS窗口，建立工程，在原理图窗口中的工具栏中选择【DesignGuide】--【Filter】--【FilterControl Window】单击确定后，

弹出向导窗口，选择Filter Assistant选项，在窗口中输入Fs1=5.3，Fs=6.3，Fp 1=5.539，Fp2=6.061，Ap=0.16，As=2，

可得阶数为3阶，单击Design，生成原理图

（一）由电感L和电容C可构成基本的低通滤波器

?在设计向导中生成原理图：

?据需要的滤波器的滤波器通带和阻带衰减指标，在带阻滤波器设计向导中生成原理图，并且确定阶数数N以及所要得到的理想波形，操作如下：

?打开ADS窗口，建立工程，在原理图窗口中的工具栏中选择【DesignGuide】--【Filter】--【FilterControl Window】单击确定后，弹出向导窗口，选择Filter Assistant选项，在窗口中输入Fs1=5.3，Fs=6.3，Fp 1=5.539，Fp2=6.061，Ap=0.16，As=2

?

由上表可以得到N=3，最平坦响应低通滤波器原型元件值为： g1=1.0=L1,g2=2.0=C2,g3=1.0=L3,

（二）利用理查德变换，将集总元件变换成短截线，

? 微带线的特性阻抗可以利用宽带系数bf 和归一化参数g 进行计

算：

?Z1=Z3=bf*g1，Y1=1/Z2=bf*g2

其中bf=0.4142，

相应的参数为：Z1=0.4142；Z2=1.2071；Z3=0.4142（数值为归一化值）。

?利用科洛达规则，将串联短截线变换为并联短截线。按照科洛

达规则对上图框内的部分进行变换，例如左侧框内的电路可以计算表示为：

?N=1+ZUE 1/Z1=3.4142可以推出：

?Z1’=NZUE 1=3.4142, ZUE 1=NZ1=1.4142

相应的参数为：Z1=3.4142；Z2=1.2071；Z3=3.4142；Z UE1=1.4142；Z UE2=1.4142(数值为归一化值)。

（四）利用阻抗变换，用50Ω乘以上图中传输线的归一化特性阻抗为

Z1=170.71；Z2=60.4；Z3=170.7；Z UE1=70.7；Z UE2=70.7

3.2.2 利用ADS的工具tools完成对微带线的计算

1.设置微带线参数。

在【Microstrip Substrate】对话框中进行设置，设置好后在原理图中有：

Er=2.7，表示微带线基板的相对介电常数为2.7。

Mur=1，表示微带线的相对磁导率为1。

H=1mm，表示微带线基板的厚度为1mm。

Hu=1.0e+033，表示微带线的封装高度为1.0e+033。T=0.05mm，表示微带线的导体厚度为0.05mm。Cond=5.8E+7，表示微带线导体的电导率为5.8E+7。TanD=0.0003，表示微带线的损耗角正切为0.0003. Freq=5.8GHZ，表示计算时采用的频率为5.8GHZ.

在微带线元件面板上，选择一个微带线MLIN，插入原理图的画

图区。

在画图区中选中微带线MLIN,再选择【tools】调出【LineCalc】计算窗口。

在【LineCalc】计算窗口，设置：

将频率Freq 设置为5.8 GHz，微带线的特性阻抗设置为70.7 Ohm，微带线的长度相移设置为90度

点击【Synthesize】按钮可计算出微带线的宽度W =1.459mm 和微带线的长度L = 8.843mm

（4）依照（3）改变特性阻抗，计算微带线的宽度与长度，结果如下：

放置元件，及参数设置；

在原理图的元件面板列表上，选择微带线【Tlines-Microstrip】元件面板上出现与微带线对应的元件图标。在微带线元件面板上，选择微带线MLIN，4次插入到原理图中，并做如下设置：

在微带线元件面板选择微带线的T形结MTEE，3次插入到原理图中，并做如下设置：

在微带线元件面板，选择终端开路的微带线MLOC,3次插入原理图中，并做如下设置：

带阻滤波器的原理图：

（6）.仿真：在原理图的元件面板列表选择Simulation-S_Param,选择S参数仿真控件SP,双击SP控件,对S参数进行设置。

对微带短截线带阻滤波器的原理图仿真，数据显示，结果如下

（4）对比设计指标发现此设计在多个方面存在不足，如：中心频率没有正好落在5.8GHz，M1和M2点的衰减又过大，所以需要对其进行优化。

3.3 优化设计过程

（1）由于图中曲线不满足技术指标，需要调整原理图，下面采用优化方法调整原理图。在优化仿真之前，先设置变量，然后再添加优化控件和目标控件。

（2）修改S参数仿真控件中微带线段的取值方式，将微带线段导体带的宽度W设置为变量。再对原理图中TL2和TL3进行设置如下：

带通带阻数字滤波器

以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器，不是巴特沃尔滤波器，请使用者注意！ 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项：通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半%即，f1,f3,fs1,fsh,的值小于Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1：通带左边界 % f 3：通带右边界 % fs1：衰减截止左边界 % fsh：衰变截止右边界 %rp：边带区衰减DB数设置 %rs：截止区衰减DB数设置 %FS：序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器； [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs);

[bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h)); figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100; ff2=400; ff3=700; x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t)+sin(2*pi*ff3*t); figure; subplot(211);plot(t,x); subplot(212);hua_fft(x,fs,1); % y=filter(bz1,az1,x); y=bandp(x,300,500,200,600,0.1,30,fs); figure; subplot(211);plot(t,y); subplot(212);hua_fft(y,fs,1); %调用到的hua_fft()函数代码如下 function hua_fft(y,fs,style,varargin) %当style=1,画幅值谱；当style=2,画功率谱;当style=其他的，那么花幅值谱和功率谱

matlab程序之——滤波器(带通-带阻)教学内容

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matlab程序之——滤波器（带通，带阻） 以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器，不是巴特沃尔滤波器，请使用者注意！ 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项：通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半 %即，f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1：通带左边界 % f 3：通带右边界 % fs1：衰减截止左边界 % fsh：衰变截止右边界 %rp：边带区衰减DB数设置 %rs：截止区衰减DB数设置 %FS：序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器； [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs); [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h));

figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100; ff2=400; ff3=700; x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t)+sin(2*pi*ff3*t); figure; subplot(211);plot(t,x); subplot(212);hua_fft(x,fs,1); % y=filter(bz1,az1,x); y=bandp(x,300,500,200,600,0.1,30,fs); figure; subplot(211);plot(t,y); subplot(212);hua_fft(y,fs,1); %调用到的hua_fft()函数代码如下 function hua_fft(y,fs,style,varargin) %当style=1,画幅值谱；当style=2,画功率谱;当style=其他的，那么花幅值谱和功率谱 %当style=1时，还可以多输入2个可选参数 %可选输入参数是用来控制需要查看的频率段的 %第一个是需要查看的频率段起点 %第二个是需要查看的频率段的终点 %其他style不具备可选输入参数，如果输入发生位置错误 nfft= 2^nextpow2(length(y));%找出大于y的个数的最大的2的指数值（自动进算最佳FFT步长nfft） %nfft=1024;%人为设置FFT的步长nfft y=y-mean(y);%去除直流分量 y_ft=fft(y,nfft);%对y信号进行DFT，得到频率的幅值分布 y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数，实数的共轭复数是他本身。

二阶有源带通滤波器设计及参数计算

滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种： ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、 带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、 全通滤波器（APF）。 其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 带通滤波器（BPF） （a）电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度

选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为： 通带中心频率 通带中心频率处的电压放大倍数： 带宽： 设计步骤： 1）选用图2电路。 2）该电路的传输函数： 品质因数： 通带的中心角频率： 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取，则：

FIR带阻滤波器的设计

FIR带阻滤波器的设计 武汉理工大学《数字信号处理》课程设计说明书 1 前言 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应(IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。与IIR滤波器相比，FIR 的实现是非递归的，总是稳定的;更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。 有限长单位冲激响应(FIR) 数字滤波器具有严格的线性相位，又具有任意的幅频特性。同时FIR 系统只有零点，系统是稳定的,因而容易实现线性相位和允许实现多通道滤波器。只要经过一定的时延，任何非因果有限长序列都能变成因果的有限长序列，因而总能用因果系统来实现。FIR 滤波器由于单位冲激响应是有限长的，可以用快速傅立叶变换(FFT) 算法来实现过滤信号，从而大大提高运算效率。由于FIR 滤波器具有以上优点，在信号处理和数据传输中得到了广泛的应用。 Matlab 语言是一种用于科学计算的高效率语言。随着Matlab信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox) 的不断完善,使数字滤波器的计算机辅助设计得以实现。 1 武汉理工大学《数字信号处理》课程设计说明书 2 设计原理 2.1 带阻滤波器的设计 理想带阻的频响:

其单位抽样响应: 带阻滤波器(W1，W2)=高通滤波器(W2)+低通滤波器(W1) 2.2 滤波器频率特性根据h(n),hd(n)W(n)时域中两序列相乘。 在频域中:为hd(n)与W(n)的卷积 (且为两序列频谱的周期卷积) ,1jw,jj(w,,),？H(e),H(e)W(edd,,,2, jw 以低通H(e)为例，说明频率特性d jwjw(1)H(e),H(e)发生了什么变化,d (2)研究什么窗函数使 jwjwH(e),H(e)变化最小。d jwjw最佳即使H(e),,,,逼近H(e)d 2.3 窗口法原理 用一个有限长度的窗口函数序列W(n)来截取hd(n):(即进行砍头截尾)， h(n)=W(n)hd(n)使h(n)满足因果，有限长，实序列，并具有奇、偶对称性，则可设计出具有线性相位的FIR滤波器。 窗口法应用广泛，利用窗函数法可以设计四种线性相位FIR DF，即低通、高通、带通、带阻。 2

带通滤波器的噪声分析

如题所述，本文主要针对二阶带通滤波器进行噪声分析。关键词：二阶高通滤波器热噪声低频噪声散粒噪声宽带噪声一、二阶带通有源滤波器电路简介 已知，有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 如下图示为一二阶带通滤波器电路图 图1 基本电路原理图如上图所示。放大器选择OPA363。图中R、C组成低通网络，C1、R3组成高通网络。 下图为带通滤波器的幅频特性

图2 二阶压控电源带通滤波器就是将低通与高通电路相串联，而构成的带通滤波电路。条件是低通滤波电路的截止脚频率wH大于高通滤波电路的截止角频率wL。因此，上图并不难理解。 设R2=R，R3=2R，则可得带通滤波器的中心角频率W0=1/（RC）。 电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频宽而不影响中心频率。二、电路噪声分析电路噪声可分为内部噪声与外部噪声。 内部噪声是由电路内部电路元器件其本身固有物理性质所产生的噪声。造成内部噪声的元器件主要有电阻、运算放大器等。 外部噪声是由外界因素对电路中各部分的影响所造成的。一般来说，主要是外界电磁场、接地线不合理和电源等原因造成的。 （一）内部噪声分析 1．热噪声（主要是电阻造成的噪声）：在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果，但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布，它是不能够消除的。 热噪声是杂乱无章的变化电压。一般来说，热噪声决定了电路的噪声基底。实际电阻器一般被等效为一理想无噪声电阻与噪声电压源相串联的电路，或者一理想无噪声电导和噪声电流源相并联。（见下图）

基于matlab的带通、带阻滤波器设计实例

基于matlab的带通、带阻滤波器设计实例 以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器，不是巴特沃尔滤波器，请使用者注意！ 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项：通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半%即，f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1：通带左边界 % f 3：通带右边界 % fs1：衰减截止左边界 % fsh：衰变截止右边界 %rp：边带区衰减DB数设置 %rs：截止区衰减DB数设置 %FS：序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器； [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs); [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h)); figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100;

四阶带通滤波器

电子系统设计实验报告 姓名 指导教师 专业班级 学院 提交日期2011年11月1日

目录 第一章设计题目 (1) 1.1 设计任务 (1) 1.2 设计要求 (1) 第二章原理分析及参数计算 (1) 2.1 总方案设计 (1) 2.1.1 方案框图 (1) 2.1.2 原理图设计 (1) 2.2 单元电路的设计及参数计算 (2) 2.2.1 二阶低通滤波器 (2) 2.2.2 二阶高通滤波器 (3) 2.3 元器件选择 (4) 第三章电路的组装与调试 (5) 3.1 MultiSim电路图 (5) 3.2 MultiSim仿真分析 (5) 3.1.1 四阶低通滤波器 (5) 3.1.2 四阶高通滤波器 (5) 3.1.3 总电路图 (6) 3.3 实际测试结果 (6) 第四章设计总结 (6) 附录………………………………………………………………………………… 附录Ⅰ元件清单………………………………………………………………… 附录Ⅱ Protel原理图…………………………………………………………… 附录Ⅲ PCB图（正面）………………………………………………………… 附录Ⅳ PCB图（反面）………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………………………

第一章 设计题目 1.1 设计任务 采用无限增益多重反馈滤波器，设计一四阶带通滤波器，通带增益01A =， 1L f kHz =，2H f kHz =，设计方案如图1.1所示。 图1.1 四阶带通滤波器方案图 1.2 设计要求 1.用Protel99 画出原理图，计算各元件参数，各元件参数选用标称值； 2.用Mutisum 对电路进行仿真，给出幅频特性的仿真结果； 3.在面包板上搭接实际电路，并测试滤波器的幅频特性； 4.撰写设计报告。 第二章 设计方案 2.1 方案设计 2.1.1方案框图(如图2.1.1) 图2.1.1 四阶带通滤波器总框图 2.1.2原理图设计 本原理图根据结构框图组成了4个二阶滤波器，上面两个分别为c f =2kHz ，Q=0.541，A=1的低通滤波器和c f =2kHz ，Q=1.306，A=1的低通滤波器；下面两个分别为c f =1kHz ，Q=0.541，A=1的高通滤波器和c f =1kHz ，Q=1.306，A=1的高通滤波器，其中P1、P2、P3作为接线座用来接线，原理图如图2.1.2,具体参数计算见2.2节。 V i V o 二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器

带阻滤波器设计原理计算

带阻滤波器设计原理计算 时间：2009-07-08 20:38:37 来源：资料室作者： 滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种： ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、 带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、 全通滤波器（APF）。 其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍

数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。

带阻滤波器（BEF） 如图1（a）所示，这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。 在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。 (a) 电路 图 (b) 频率特性 图1二阶带阻滤波器 电路性能参数: 通带增益 中心频率 带阻宽度B＝2（2－Aup）f0 选择性

带通滤波器

有源模拟带通滤波器的设计 时间：2009-08-2110:51:10来源：电子科技作者：张亚黄克平 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。

根据ADS的带阻滤波器设计

电磁波与微波技术 课程设计 ----带阻滤波器的设计与仿真 课题：带阻滤波器的设计与仿真 指导老师： 姓名： 学号：

目录 1.设计要求 (3) 2.微带短截线带阻滤波器的理论基础 (3) 2.1理查德变换 (4) 2.2科洛达规则 (6) 3.设计步骤 (7) 3.1ADS 简介 (7) 3.2初步设计过程 (8) 3.3优化设计过程 (14) 3.4对比结果 (17) 4.心得体会 (17) 5.参考文献 (18)

1．课程设计要求： 1.1 设计题目：带阻滤波器的设计与仿真。 1.2设计方式：分组课外利用ads软件进行设计。 1.3设计时间：第一周至第十七周。 1.4 带阻滤波器中心频率：6GHz；相对带宽：9%；带内波纹： <0.2dB。 1.5 滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰 减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。 2．微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高于500Mz时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。 2.1 理查德变换

通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。 在传输线理论中，终端短路传输线的输入阻抗为： 错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。（1.0） 式中 错误!未找到引用源。 当传输线的长度错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。时 错误!未找到引用源。 （1.1） 将式（1.1）代入式（1.1），可以得到 错误!未找到引用源。（1.2）式中 错误!未找到引用源。 （1.3） 称为归一化频率。

基于复解析带通滤波器的固有频率自适应提取原理和方法

２００９年１２月第２４卷第１２期 电工技术学报 ＴＲＡＮＳＡＣＴｌ０ＮＳＯＦＣＨＩＮＡＥＬＥＣＴＲＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｖ０１．２４ ＤｅＣ． Ｎ０．１２ ２００９ 基于复解析带通滤波器的固有频率 自适应提取原理和方法 王兴国黄少锋 （华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室北京１０２２０６） 摘要超高压线路故障时产生的周期性暂态高频分量，在频域上表现为一系列固有频率的形式，该频率随故障点位置、系统运行方式和过渡电阻变化而变化。针对传统快速傅里叶（ＦＦＴ）算法，在采样频率较高的情况下，频率分辨率不足，无法准确识别固有频率的问题，提出了一种基于复解析带通滤波器的固有频率自适应提取方法，首先对故障后的电流进行ＦＦＴ分析，确定固有频率的大致范围，然后设计复解析带通滤波器对原信号重新下采样、滤波，经移频得到新信号，对其进行ＦＦＴ谱分析，得到固有频率的准确值。利用ＰＳＣＡＤ对一５００ｋＶ输电系统进行了仿真验证，仿真结果表明，该方法能够有效提高频率分辨率，可以准确提取固有频率值．关键词：继电保护固有频率复解析带通滤波器多相结构重采样频谱分析 中图分类号：ＴＭ７７３ ＮａｔｕｒａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＡｄａｐｔｉｖｅＥｘｔｒａｃｔｉｎｇＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＭｅｔｈｏｄ ＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｎａｌｙｓｉｓＢａｎｄ－ＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ ＷａｎｇＸｉｎｇｇｕｏＨｕａｎｇＳｈａｏｆｅｎｇ （ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｅｉｊｉｎｇ１０２２０６Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆａｕｌｔ??ｇｅｎｅｒａｔｅｄｈｉｇｈ－－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｓｉｎＥＨＶｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｓａｓｅｒｉｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｅｙｖａｒｙｗｉｔｈｆａｕｌｔｌｏｃａｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｓｙｓｔｅｍａｎｄｆａｕｌｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ＦｏｒｔｈｅｌａｃｋｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒＦ】盯ａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｅｎｈｉｇｈｓａｍｐｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ。ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｃａｎ’ｔｂｅｓａｍｐｌｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｂａｎｄ?ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｄａｐｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｒａｎｇｅｏｆｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｆｒｏｍｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｔｈｅｎｔｈｅｓｉｇｎａｌｓａｒｅｒｅｓａｍｐｌｅｄａｎｄｆｉｌｔｅｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｍｕｌｔｉｐｌｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｂａｎｄ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｆｔｅｒｓｈｉｆｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｒｅｓａｍｐｌｉｎｇｓｉｇｎａｌｕｓｉｎｇＦＦｒ．Ａｔｙｐｉｃａｌ５００ｋＶｓｙｓｔｅｍｉｎＰＳＣＡＤｉｓｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄ Ｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｎｂｅｅｘｔｒａｃｔｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｍｕｌｔｉｐｌｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｂａｎｄ—ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ，ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｒｅｓａｍｐｌｅ，ｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ １引言 随着电力负荷的增长，电力系统规模越来越大，超高压长距离输电线路也在相应的增加，和中短线路不同，长距离输电线路分布电容较大，衰减时间 收稿日期２００８－０９—１１改稿日期２００８．１１．２６常数较大，使得故障哲态过程持续时间较长，严重影响了常规保护的性能。为了利用暂态分量中的故障信息，国内外提出了许多基于暂态量的保护原理【ｌ捌。 线路故障后产生的暂态高频分量在频域上表现为一个特定频率（主频）的谐波形式，这些频率统称为线路的固有频率［７－８１，固有频率的大小受故障点位置和系统运行方式的影响，变化范围较大。利用 万方数据

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）。

四阶巴特沃斯1kHZ无限增益带通滤波器的设计制作与原理明晰

1KHZ带通滤波器的设计制作 实训名称 : 1KHZ带通滤波器的设计与制作 学院: 专业、班级: 指导教师: 报告人: 学号： 2011 时间： 2013.5.15

摘要 滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子 技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原 始信号所携带的信息的过程。 关键字：带通滤波器，四阶，巴特沃斯 1、概述 1.1 、滤波器介绍 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。滤波器通常是一种能使某些频率的信号通过而同时抑制或衰减另外一些频率的信号的电子装置。分 图1滤波器 为有源滤波器和无源滤波器。主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的反射。滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号，利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。 滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为L型滤波。所有各型的滤波器，都是集合L型单节滤波器而成。 滤波器的主要参数（Definitions）：

带阻滤波器设计范文

模拟电路课程设计报告设计课题：二阶带阻滤波器的设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：

题目二阶带阻滤波器的设计 一、设计任务与要求 1．截止频率f H＝2000Hz,f L=200Hz； 2．电压增益A V=1----2； 3．阻带衰减速率为-40dB/10倍频程； 4．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、方案设计与论证 将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以得到带阻滤波器，其中低通滤波器的截止频率fp1应小于高通滤波器的截止频率fp2,因此电路的阻带为（fp2-fp2).实用电路常利用无源LPF和HPF 并联构成带阻滤波器电路，然后接同向比例运算电路，从而得到有源带阻滤波器，由于两个无源滤波电路均由三个元件构成英文字母Ｔ，故称之为双Ｔ网络。 根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。根据课设要求，我们选择巴特沃斯（butterworth）滤波电路。巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。由于要求为-40dB/十倍频程，选择二阶有源低通滤波器电路，即n=2。 方案一、压控电压源二阶带阻滤波器 这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。电路图如下： 方案二、无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器 该电路由二阶带通滤波器和一个加法器组成

三、单元电路设计与参数计算 (1)直流电源部分 直流电源由电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路四部分构成。 1、稳压电源的组成框图 2、电路图 3、整流、滤波电路 用四个整流二极管组成单相桥式整流电路，将交流电压Ｕ2变成脉动的直流 变 压 整 流 滤 波 稳 压 负 载

数字带通滤波器

课程设计报告 专业班级 课程 题目 学号 学生姓名 指导教师 年月

一、设计题目：IIR 数字带通滤波器设计 二、设计目的 1、巩固所学理论知识。 2、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。 3、更好地将理论与实践相结合。 4、掌握信号分析与处理的基本方法与实现。 5、熟练使用MATLAB 语言进行编程实现。 三、设计要求 采用适当方法基于MATLAB 设计一个IIR 带通滤波器，其中带通的中心频率为ωp0=0.5π，;通带截止频率ωp1=0.4π,ωp2=0.6π;通带最大衰减αp =3dB;阻带最小衰减αs =15dB;阻带截止频率ωs2=0.7π. 四、设计原理 1.用脉冲相应不变法设计IIR 数字滤波器 利用模拟滤波器来设计数字滤波器，也就是使数字滤波器能模仿模拟滤波器的特性，这种模仿可以从不同的角度出发。脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应序列h (n )模仿模拟滤波器的冲激响应 h a (t )，即将h a (t )进行等间隔采样，使h (n )正好等于h a (t )的采样值，满足 h (n )=h a (nT ) 式中,T 是采样周期。 如果令H a (s )是h a(t )的拉普拉斯变换，H (z )为h (n )的Z 变换，利用采样序列的 Z 变换与模拟信号的拉普拉斯变换的关系得 (1-1) 则可看出，脉冲响应不变法将模拟滤波器的S 平面变换成数字滤波器的Z 平面，这个从s 到z 的变换z =e sT 是从S 平面变换到Z 平面的标准变换关系式。 ??? ?? -= Ω-= ∑∑ ∞ -∞=∞ -∞ ==k T j s X T jk s X T z X k a s k a e z sT π21 )(1) (

基于matlab的FIR低通高通带通带阻滤波器设计

基于matlab的FIR低通-高通-带通-带阻滤波器设计

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北京师范大学 课程设计报告 课程名称： DSP 设计名称：FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期： 课程设计任务书

学生班级： 学生姓名： 学号： 设计名称： FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 起止日期： 指导教师： 设计目标： 1、采用Kaiser 窗设计一个低通FIR 滤波器 要求： 采样频率为8kHz ； 通带：0Hz~1kHz ，带内波动小于5%； 阻带：1.5kHz ，带内最小衰减：Rs=40dB 。 2、采用hamming 窗设计一个高通FIR 滤波器 要求： 通带截至频率wp=rad π6.0, 阻带截止频率ws=rad π4.0， 通带最大衰减dB p 25.0=α,阻带最小衰减dB s 50=α 3、采用hamming 设计一个带通滤波器 低端阻带截止频率 wls = 0.2*pi ； 低端通带截止频率 wlp = 0.35*pi ； 高端通带截止频率 whp = 0.65*pi ； 高端阻带截止频率 whs = 0.8*pi ； 4、采用Hamming 窗设计一个带阻FIR 滤波器 要求： 通带：0.35pi~0.65pi ，带内最小衰减Rs=50dB ； 阻带：0~0.2pi 和0.8pi~pi ，带内最大衰减：Rp=1dB 。

FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 一、 设计目的和意义 1、熟练掌握使用窗函数的设计滤波器的方法，学会设计低通、带通、带阻滤波器。 2、通过对滤波器的设计，了解几种窗函数的性能，学会针对不同的指标选择不同的窗函数。 二、 设计原理 一般，设计线性相位FIR 数字滤波器采用窗函数法或频率抽样法，本设计采用窗函数法，分别采用海明窗和凯泽窗设计带通、带阻和低通。 如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为)(jw d e H ，如理想的低通，由信号系统的知识知道，在时域系统的冲击响应h d (n)将是无限长的，如图2、图3所示。 H d (w) -w c w c 图2 图3 若时域响应是无限长的，则不可能实现，因此需要对其截断，即设计一个FIR 滤波器频率响应∑-=-=1 0)()(N n jwn jw e n h e H 来逼近)(jw d e H ，即用一个窗函数w(n)来 截断h d (n)，如式3所示： )()()(n w n h n h d = （式1）。 最简单的截断方法是矩形窗，实际操作中，直接取h d (n)的主要数据即可。 )(n h 作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列，其频率响应函数为： ∑-=-=1 0)()(N n jwn jw e n h e H （式2） 令jw e z =，则 ∑-=-=1 0)()(N n n z n h z H （式3）， 式中，N 为所选窗函数)(n w 的长度。

带阻滤波器介绍及ADS设计实例

帯阻滤波器研究 1 绪论 1.1带阻滤波器的研究意义 微波滤波器具有选频、分频和隔离信号等重要作用,在现代微波毫米波通信、卫星通信、遥感和雷达技术等系统中应用广泛，其性能的优劣将直接影响到整个系统的运行质量。而带阻滤波器作为微波滤波器的一种,在通信系统中也起着十分重要的作用。通常在许多微波系统中,要求信号传输时，衰减应尽可能的小,而对不需要的噪声、干扰、杂散等则要抑制掉，即需具有很高的衰减度。带阻滤波器适于在宽频范围滤除某窄带频，无线通信系统中抑制高功率发射机、非线性功放的杂散频谱以及带通滤波器的寄生通带等，这时，如采用一个或几个带阻滤波器来抑制它们，就比采用带通滤波器的宽阻带来抑制更加灵活有效。 传统的带阻滤波器设计结构一般是由1 /4波长短截线谐振器，并沿主波导或主传输线排列，而谐振器间隔为1/ 4波长的奇数倍，这种结构的带阻滤波器的矩形系数不够理想且体积庞大。事实上，比较带通滤波器和带阻滤波器的频率响应，不难发现，带通滤波器的回波损耗对应带阻滤波器的带内衰减，带通滤波器的通带对应带阻滤波器的阻带，带通滤波器的传输零点对应带阻滤波器的反射零点，可见将带通滤波器的各种拓扑结构来实现带阻滤波器的设计是可行的。 随着信息产业和无线通信的蓬勃发展，微波频段呈现相对拥挤的状态，这就对滤波器的性能提出了更高的要求，尤其是在移动通讯基站双工器和多工器中使用的滤波器，除了通带内低插入损耗、小型化的要求外，对通带外的衰减更是提出了苛刻的要求。据此传统的滤波器，比如：最大平坦和切比雪夫滤波器很难胜任。增加滤波器的阶数，可以提高矩形系数，是一种在传统的滤波器设计中比较有效的方法，但这样体积、带内插损均增加了。虽然椭圆函数滤波器具有带外有限零点，零点位置却由阶数决定，且只适用于零点位置对称的情况。以广义切比雪夫函数实现的滤波器通过非相邻谐振腔的交叉耦合，可以产生有限零点，且这些零点可以是对称的，也可以是非对称的，这使得可以更加灵活地根据需要对滤波器的带外抑制度进行调节，提高其矩形系数。 另外，通过引入源与负载间直接耦合，N阶交叉耦合滤波器可以实现N个带外有限远处的零点。但这种结构源与负载之间需要很强的耦合，在一些实际应用中不易实现。非谐振节点的引入，N阶滤波器能产生N个有限频率的零点而不需源与负载直接耦合，也不必交叉耦合。这种方法还便于滤波器的模块化设计，即用于将简单的产生传输零点的结构进行级联，使得每个单元仍能独立的控制其零点，故这种结构的滤波器便于调谐并降低了制造公差的灵敏度。 同轴腔体滤波器在微波频段是应用最广泛的滤波器之一。同轴腔体滤波器的带内插损低，结构紧凑，有电容加载时，同轴腔体滤波器的体积可以做得很小，此外，其还有功率容量高等优点。据此，采用同轴腔体滤波器设计选频双工器，通过改变传统结构，可实现很高的收端异频隔离度和收端同频隔离度。 1.2国内外带阻滤波器的研究现状 在过去的几十年中，带通滤波器已经被广泛研究，但是带阻滤波器的报道较少。一般带阻滤波器设计是由1/4波长短截线谐振器构成的，谐振器间隔1/4长的奇数倍并沿主波导或主传输线排列，这种结构的带阻滤波器的矩形系数不理想

带阻滤波器的设计与仿真(DOC)

带阻滤波器的设计与仿真 摘要：本文利用ADS设计了一个带阻滤波器，预期目标是满足中心频率为6GHz，相对带宽为9%，带内波纹小于0.2dB，阻带衰减大于25dB，在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰减小于3dB，输入输出阻抗为50Ω。设计完成对其进行优化，结果证明，优化之后，带阻滤波器的的各项参数更加符合预期的要求。 关键字：ADS；带阻滤波器；优化 The Design And Simulation Of Bandstop Filter Abstract: this paper ADS design a band elimination filter, anticipated goal is to meet the center frequency for 6 GHz, relative bandwidth for 9%, less than 0.2 dB with inner ripple, stop-band attenuation more than 25 dB, 5.5 GHz in frequency and 6.5 GHz place, less than 3 dB atten uation, input/output impedance for 50 Ω. Design completed the optimization results show, after optimization, with the parameters of the stop filter more in line with the requirements of the expected. Key Words: ADS;Bandstop filter; optimization 一、引言 带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。要想得到带阻滤波器，只需将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以实现。从这个概念，本文利用理查德变换和科洛达规则的原理进行设计。二、微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高500Mz 时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。 1.理查德变换 通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。在传输线理论中，终