傳輸零點(diǎn)的設(shè)置在濾波器設(shè)計(jì)中所起的作用

在設(shè)計(jì)帶通濾波器時(shí)，控制好傳輸零點(diǎn)(TZ)的位置可以使所設(shè)計(jì)的帶通濾波器更經(jīng)濟(jì)，更有效。所謂的傳輸零點(diǎn)，是指什么？圖1(a)中所示為5階低通濾波器,它在低頻衰減很小，超過截止頻率，衰減迅速增加。但是僅僅當(dāng)頻率為無限大時(shí)，才沒有信號(hào)傳輸。事實(shí)上，當(dāng)頻率為無限大時(shí)，各個(gè)電感器開路，而各個(gè)電容器都短路。這個(gè)濾波器在頻率為無限大時(shí)，有5個(gè)傳輸零點(diǎn)。如圖1(b)所示，5階高通濾波器則在DC(直流)時(shí)，有5個(gè)傳輸零點(diǎn)。

應(yīng)該注意的是，必須間隔安置電感器與電容器。如果我們想使用5個(gè)串聯(lián)的電感器來建立5階低通濾波器,那么，這相當(dāng)于我們實(shí)際上只有一個(gè)電感器，它的電感是5個(gè)串聯(lián)電感器電感值的總和,這不過是一個(gè)1階濾波器而已。如果我們使用的元件都是的電容器，結(jié)果也是如此。美國(guó)的Cambell與德國(guó)Wegner，在1915年都發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象,即元件或者諧振器必須交叉間隔安置，這是濾波器理論的基礎(chǔ)。

分析傳輸零點(diǎn)的數(shù)目對(duì)帶通濾波器的影響，更為有趣。以普通的3階帶通濾波器為例，如圖2(a)所示。在DC時(shí),如圖2(b)所示，串聯(lián)的電感器，和并聯(lián)的電容器將不起作用——它們可以從圖中取消。在DC區(qū)域，一共有3個(gè)TZ。當(dāng)頻率為無限大時(shí)(c），串聯(lián)的電容器和并聯(lián)的電感器將不起作用，可以從圖中取消。在頻率為無限大的區(qū)域，一共有3個(gè)TZ。

對(duì)于低通濾波器來說，在頻率為無限大的區(qū)域內(nèi)，TZ的數(shù)目決定了濾波器的選擇性性能。對(duì)于帶通濾波器來說，在DC區(qū)域的TZ數(shù)目決定了通帶以下頻率段的選擇性；而在頻率為無限大區(qū)域的TZ數(shù)目，則決定了通帶以上頻率段的選擇性能。并不一定都要求DC區(qū)域與頻率為無限大的區(qū)域，所具有的TZ數(shù)目相等。事實(shí)上，如果希望通帶以上的頻率段衰減的快一些，可以在無限大頻率段，多安置一些TZ。請(qǐng)參閱圖3所示的3階帶通濾波器。它有3個(gè)諧振器，并在頂部用電感偶合。它一共有6個(gè)TZ，其中一個(gè)在DC區(qū)域，5個(gè)在頻率為無限大區(qū)域。

圖4所示為帶通濾波器。與前面所介紹的濾波器不同，這個(gè)濾波器在一定頻率數(shù)值存在TZ，也就是說，它有一些TZ，既不在DC區(qū)域，也不在頻率為無限大的區(qū)域。例如，C3與L2在103MHz頻率諧振，在通帶的上部產(chǎn)生一個(gè)凹槽(TZ)。同樣，L3與C5在40MHz頻率諧振，則在通帶的下部產(chǎn)生一個(gè)TZ。

在設(shè)計(jì)普通帶通濾波器和用電容器或電感器偶合的諧振濾波器時(shí)，通常使用預(yù)先設(shè)計(jì)好的低通濾波器，向帶通濾波器轉(zhuǎn)換的方式完成的。這些濾波器在DC區(qū)域的TZ數(shù)目，和在頻率為無限大區(qū)域的TZ數(shù)目之間存在一定的比例。如果希望在有限頻率范圍內(nèi)，在DC區(qū)域，或者在頻率為無限大的區(qū)域內(nèi)，任意安置TZ，那么在設(shè)計(jì)這樣的濾波器時(shí)，就需要采用直接綜合技術(shù)。■（珍花）