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          橢圓函數(shù)LC帶通濾波器的設(shè)計(jì)及仿真

          作者: 時(shí)間:2014-05-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          濾波器類型的選擇可根據(jù)濾波器設(shè)計(jì)的帶寬等指標(biāo)和具體的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇。相對(duì)帶寬在20%以下的為窄帶濾波器,應(yīng)選用窄帶濾波器的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì);相對(duì)帶寬在40%以上的為寬帶濾波器,應(yīng)選用寬帶濾波器的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì);而介于兩者之間的為中等帶寬濾波器。由上面的指標(biāo)可以看出本濾波器是窄帶帶通濾波器。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/246962.htm

          采用濾波器來(lái)設(shè)計(jì)可以使通帶內(nèi)具有最大平坦的幅頻響應(yīng);而切比雪夫?yàn)V波器的好處是:帶外抑制好,但是帶內(nèi)有一定的波動(dòng);本文設(shè)計(jì)的濾波器要求帶外近端抑制良好(可以用切比雪夫?yàn)V波器或橢圓函數(shù)濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn),但是從后面的分析看要使用濾波器,而用濾波器的話,使用切比雪夫形式電路元件的值過(guò)于小,很難實(shí)現(xiàn),這個(gè)可以用軟件仿真來(lái)說(shuō)明),以此可以看出,用橢圓函數(shù)濾波器更適合。

          微帶濾波器通過(guò)采用不同的襯底材料可以在很大的頻率范圍內(nèi)應(yīng)用(從幾百M(fèi)Hz到幾十GHz);同軸濾波器由于其微小的尺寸,制作精度很難達(dá)到;波導(dǎo)濾波器在小信號(hào)電平上,它的頻率基本是8~100 GHz;陶瓷介質(zhì)濾波器體積大,形狀因子與品質(zhì)因數(shù)較小;濾波器適用于本濾波器頻段,且較容易制作和調(diào)試。

          綜上,本設(shè)計(jì)采用:橢圓函數(shù)LC帶通濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)指標(biāo)如下:

          中心頻率為450 MHz;工作帶寬為20 MHz;帶內(nèi)插損為<3 dB;帶外抑制為-40 dB.

          1 關(guān)于濾波器階數(shù)N 的選擇

          濾波器級(jí)數(shù)N 是一個(gè)重要的參數(shù),它的選擇直接影響到濾波器的性能,特別是濾波器的插損和帶外特性,所以N 的選擇非常重要。

          先對(duì)可能用到的一些概念和公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

          對(duì)于終端短路式濾波器其濾波器級(jí)數(shù)N 應(yīng)滿足下面關(guān)系式:

           

           

           

           

          對(duì)于帶通濾波器,起相對(duì)帶寬小于20%,所以其屬于窄帶濾波器。

          由上面的公式可以算出:N 必須大于或等于3,才能滿足上面的近似指標(biāo)。

          2 關(guān)于橢圓函數(shù)LC帶通濾波器的仿真及設(shè)計(jì)

          對(duì)電路各元件值先進(jìn)行簡(jiǎn)單的假定,通過(guò)運(yùn)用ADS進(jìn)行仿真來(lái)審查,并進(jìn)行優(yōu)化。

          根據(jù)所給指標(biāo)設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行仿真。圖1 是根據(jù)所設(shè)定的原理圖進(jìn)行的仿真。從仿真圖中可以看出,該電路的元件值并不能達(dá)到所要求的指標(biāo)。首先,本設(shè)計(jì)要求中心頻率在450 MHz,但是此電路的中心頻率有一定的偏移;而且從圖中明顯看出帶外抑制并不良好,無(wú)法達(dá)到所要求的指標(biāo);而且?guī)?nèi)插損也比較大;單單從電路元件的值上看,線圈的值比較小,在制作過(guò)程中比較難繞制,比較難實(shí)現(xiàn)。

          綜合上面的分析,此電路圖的元件值需要進(jìn)行一定的調(diào)整。

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