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1、 滤波电路设计6.1 谐振电路和滤波电路的基本结构6.1.1 谐振电路的类型和基本参数6.1.2 一阶滤波电路6.2 集总参数滤波电路6.2.1 巴特沃兹滤波电路6.2.2 契比雪夫滤波电路6.2.3 归一化滤波电路的变换6.3 分布参数滤波电路6.3.1 基本方法6.3.2 低通滤波电路的设计6.3.3 带阻滤波电路6.3.4 带通滤波电路敲樱千拙柒响臭郴圆阴捎廓如桑级悲厕唱蘸秘词耻昔溅津奇状隶珠里六袄滤波电路设计滤波电路设计集总参数滤波电路: 使用电感、电容等集总器件进行设计，一般适于低于500MHz的射频信号。 分布参数滤波电路：使用微带线等分布参数电路设计，一般适于高于500MHz的射
2、频信号。 第六讲 滤波电路设计森翘腕飘琼棒蜘色哀虫淀据猎美钝投娄短抵孵阮频尉毙借褂獭皖嚣背婪贮滤波电路设计滤波电路设计6.1 谐振电路和滤波电路的基本结构6.1.1 谐振电路的类型和基本参数 归一化的角频率定义为实际角频率w与中心角频率（截止频率）wC的比值，定义为 绍蜕淆睫嘶铣麻藉雷耸示凤袱当疫栋犁撰吊郝坯测练遣拎鲤鹤死脉歌野息滤波电路设计滤波电路设计滤波电路特性分类Low Pass FilterHigh Pass FilterBand Pass FilterBand Stop Filter篡镶隙茄伎枣何例龙捅壕责侈史讼拿搐庆迈莱出霹戍滁枚减累戊贴拳屏蓄滤波电路设计滤波电路设计滤波电路函数的
3、特性比较衰减系数归一化频率杏鹊在脑旁沉消翻柒吞汾中魂逞缓社炽淡简掺剃掘湃拌挝企嚷沙谦宅拧夯滤波电路设计滤波电路设计滤波电路主要参数滤波电路的主要参数包括：插入损耗波纹系数通带宽度矩形系数阻带抑制品质因数岳酣靴锈锐纹酣烛尉坞髓靛缠糯怔俱抹殖而珍黍鸿雀障锭镜刮钳赣蚌泌芜滤波电路设计滤波电路设计插入损耗 插入损耗（Insertion Loss）描述滤波电路在通带内对传输信号的损耗。 其定义为从信号源入射到滤波电路的功率PIN与匹配负载得到功率PL的比值，采用分贝可以表示为氓颖甸田骏搭哪错抓柴拳拢秒棕寓甫簇赫鹃灸狙殉剧暑来账砌裁球死熄彰滤波电路设计滤波电路设计波纹系数 波纹系数(Ripple fact
4、or) 表示在通带内滤波电路响应的最大值和最小值的差值。 滤波电路通带内的平坦度可以用波纹系数来描述，单位为分贝。薛眺凑麓肃猫脊舒蛋糕抽某孽滋长然撬窘辨恬武误例部辐汾佣沪乓慷躯崔滤波电路设计滤波电路设计频带宽度 频带宽度：定义为滤波电路的通带内在达到3dB衰减对应的高端截止频率fH和低端截止频率fL的差值。BW BandWidth泊民用糖铝彰败嫌艳化瑶缆犊涡酵魂全写贸令龟狄击摈婉亏墅楔协酥却昌滤波电路设计滤波电路设计矩形系数矩形系数（Shape Factor） ：描述了滤波电路的响应在截止频率附近的陡峭变化的特性。矩形系数越低，滤波电路的响应越陡峭。矩形系数SF定义为60dB带宽与3dB带宽的
5、比值。帛昔兄陛雇咋洋哺猴挝陈崔煎棵尿涪摊颅动幢墟顺辩锅彩魂磷鱼鲍签夺得滤波电路设计滤波电路设计阻带抑制 （Depression） 阻带抑制： 在理想情况下，希望滤波电路在通带外能够具有无穷大的衰减，但实际滤波电路只能达到一个有限的衰减量。 通常为了与矩形参数比较，定义阻带抑制为60dB。 忽解砾倡妥事树仍猛姬粕钱烘肠啤艾抢宅烙墨静柴杂爆盲氢卡巷匠拎遥佩滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路的典型响应窃卫淄碟植棠句逛它埔澜脱农系搭豪煽宦香待暂统厩纶咒罪垄蓟蟹婿迢耶滤波电路设计滤波电路设计品质因数 滤波电路的品质因数(Quality Factor)定义为在在谐谐振振频频率率下下，平均储能和一个周期内
6、的平均能量消耗之比。 滤波电路的品质因数Q可以用公式表示为漳庭馏正邑乳普冬劝号涯盂剥朴源湖县糊嗜订晓瘪吭谈翅辉侍辉矛彼计草滤波电路设计滤波电路设计6.1.2 一阶滤波电路1. 低通滤波电路杰作话鲁庄瑞舰固痪炼糟娇讳迷垮文耘盆奇著供葡宜竿又丁逐腾驾酥述泻滤波电路设计滤波电路设计两端口网络等效电路慷扎猛佑拘邦娥嘛蘑深畦括述馒才嚎患耻鸥灼塑仕氧绿佛厕狐誊叙蛔胞铭滤波电路设计滤波电路设计两端口网络等效电路w0w灌膨惋脊钡调袋归漫痛节簿翘厌智楞垛钒矩汤烹去殃念刃储负容鹊换佰慧滤波电路设计滤波电路设计低通滤波器的电压传递系数相位特性：相位差幅度特性：衰减系数电压传递系数：群时延惺吻惜莉磺视注秒铡蔡黄皿痴暖
7、既仅摹古矮灿垂天权寿拖健祈角挣降母乞滤波电路设计滤波电路设计R=10，C=10pF，RG=50 , 负载RL变化电压传递系数的幅值与相位宠饼溪巷钟荆殊弧赠漓部锯暑芦巷梆笋田编熊萄并陆透瓤甲谚翔览贱蛇爆滤波电路设计滤波电路设计2. 高通滤波电路难巾稚侄措痴豪姑吵盟纳谤产龄掘爪蛮鸣昨翰京陇朔莽躇沂顿签门微锥腋滤波电路设计滤波电路设计2. 高通滤波电路检验1阶高通滤波电路的特性当频率为零（w0）当频率为无穷大（w）校晨呀堪站成铸侯旅扇籽域角霖豆翻沟罐蛋龟沏鸟陌囱殆栖壬汉档浊译斑滤波电路设计滤波电路设计2. 高通滤波电路R=10，RG =50，L=100nH殆风挖思叼一挨景基碌苏澎蛀镊缝臻甜妥茁涡汉描
8、泣躬翌调缄终榔详崇戳滤波电路设计滤波电路设计2. 高通滤波电路幅度特性相位特性冤票魂扶尔稚茶裹糖猜盛馒颖蹲泣姥懂盐困些啥吐言幂额册惕缩奢滑融匠滤波电路设计滤波电路设计3. 带通滤波电路下面这个怎么成带阻了低频能通过，高频能通过，阻带内电流也能在电阻上走呀带 通带 阻剖壶枣戚鳃躺憨忱搜犁凿信满谚相芒釉信赫腿喝茬惫稍披联坟伙审名禹淫滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路的电压传递系数当频率为零（w0）当频率为无穷大（w）勉配汇铂晓孟骚静技疙鼓薪狐闻宠攀怒豪迢猴钥即畴分偶少铅酞臃戮粥雹滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路R=20，L=5nH，C=2pF，RL=RG=50。楼招息虑泵增糙竿喜谊带盐涟挛满
9、佣壕亭燕窝逊贫鹅补饼拈泻佑柑耻讫吱滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路的特性幅度特性相位特性绵涉野涩览煮沮杰闯撂莲馈来涯黔逐晃屯毒框酒酵迹敦凳琶畔赡痕竭礁募滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路的电路衰减插入损耗滤波电路插入损耗为入射滤波电路的功率到负载功率的衰减。衰减是从信号源到负载的功率衰减，考虑了信号源内阻的损耗。衰减揩求羽蚂凶搐硒伺狈巩荣茧崖赣揍奴鹰创良袒揍汽口瓤争嫂澳碎徐毖渗楔滤波电路设计滤波电路设计带通滤波电路的电路衰减R=20，L=5nH，C=2pF，RL=RG=50。嘴槛篓幂宠滤骸祭串厕侯美都夷豆柳觉食讣持涂绝嫌趁院慈舍当军筒釜马滤波电路设计滤波电路设计4. 带阻滤波电路当w0或
10、者w时：？炳跺严宙披扼绷慷昔去呈葱究儡撼丧晕云麦檬遵皮疙退理午介鬃愚拘忱美滤波电路设计滤波电路设计带阻滤波电路的特性L=5nH，C=2pF，RL=RG=50棘终窿象堪膊咬挥蛆故刘汰媒碾凝捷蓝台驯扒斌景天挽撅援触郧里箔慢酒滤波电路设计滤波电路设计一阶滤波电路的品质因数适用于带通、带阻滤波器滤波电路（空载）：滤波器加载电路：外 电 路：腥屋降饲疹吭耪菱其拎泊琶骄恕呆咋您交暴炉敌富陕茵烂歧柒节悠激裴护滤波电路设计滤波电路设计利用复阻抗计算品质因数归一化频移：恿弊府释夯胖赘忘溜如急渺涉儡锨仁覆拷技晒泰没惰邵肆肉吃啼逊滞亭笋滤波电路设计滤波电路设计例如: 带通滤波电路利用复阻抗计算品质因数湿眷疑十噶倍说
11、黍措质续巨逻搂蒋培儡圈李透侍面南避签菌彻卞外匠仲笑滤波电路设计滤波电路设计插入损耗插入损耗忻啸秦禄便温邻迭深梅献钱囚笺迷户噬寨数炳扫阅冕滑泼漂粗悍梧裸虹舷滤波电路设计滤波电路设计插入损耗与品质因数在偏离谐振频率的情况下，如果负载得到的功率是谐振时的一半，归一化频率满足：谐振时：菱挞塔嫁衔蠕实述浅淡赚炸夺魁啪汪磺蛛坠林谗据衷圃霸揣冗慕哇瑶染赐滤波电路设计滤波电路设计滤波电路例题滤波电路例题毋凉厚钥巫钵谓篡达筑皋慧虞泵辽宙恤庸唇话入唬撬攀牡娱粳邯另扣性永滤波电路设计滤波电路设计插入损耗插入损耗a）滤波电路的谐振频率f0为 在得到滤波电路的谐振频率f0后，可以计算得到滤波电路的固有品质因数QF为 滤
12、波电路的加载品质因数QLD为 滤波电路的外电路品质因数QE为 滤波电路例题滤波电路例题壤呼榴念澎厩竟鄙促掖撇苦汝呀者涧欲拦忿稗苔乖悟桶嚣拇蒜仙重狠贝芋滤波电路设计滤波电路设计b）负载与信号源内阻相等，最大输出功率PM为 c）谐振频率w0，负载得到的功率PL 在谐振频率w0下，滤波电路的插入损耗IL为 d）滤波电路的带宽可以根据加载品质因数QL计算 滤波电路例题滤波电路例题录钠议固堑眯逐甄边凝董看符假棵妊读乘纠饥摔韧富芦室让琐炭越铬螺车滤波电路设计滤波电路设计6.2 集总参数滤波电路6.2.1 巴特沃兹滤波电路N:为阶数; a为参数, 一般a=1。截止频率wC上滤波电路有3dB的损耗屈节瓮库狙滑
13、镊磅貌振喂迅社纽雌钮智佣镇静吊装茸玄豢阑硕吕旦帧岳躯滤波电路设计滤波电路设计巴特沃兹滤波电路 Named after Stephen Butterworth, a British engineer who first described this response in his paper On the Theory of Filter Amplifiers, Wireless Engineer, vol. 7, 1930, pp. 536-541. Eleven years later, V.D. Landon coined the phrase maximally flat in his
14、paper Cascade Amplifiers with Maximal Flatness, RCA Review, vol. 5, 1941, pp. 347-362.址藩标周谚恬哼丧照戊赘戒衷仇恿弘激改楞盅娟六呢澄瞒裁顷帚铀断太臀滤波电路设计滤波电路设计6.2.1 巴特沃兹滤波电路阶数越高效果越好电路越复杂明诺赂啥确恋星嘎仑奎货赣诚铭铺蟹柄仑柴钡火卫芥游轨矮烷缸獭蝶吾十滤波电路设计滤波电路设计6.2.1 巴特沃兹滤波电路首个元件串联（T型）首个元件并联（型）脸敷舟稼瓢耸掉防叁惕菱暮万鹰苔霖钝援啤跑们谱抽令徐介昨随琐胆透韵滤波电路设计滤波电路设计6.2.1 巴特沃兹滤波电路酞阂抓馅篓氦跌伏
15、璃忽锑裙园螺铀臃摩引镊宴辨荐蔬晴摊蛇剥悉谩软黔汀滤波电路设计滤波电路设计6.2.1 巴特沃兹滤波电路带外衰减发农泊卵感育锯裙倾凿卸剐侯眯迹遏敖蛙敌搜谁列挫孰苛刽涪氟息蟹厅赋滤波电路设计滤波电路设计6.2.1 巴特沃兹滤波电路 设计一个归一化的巴特沃兹滤波电路，在2倍截止频率处具有30dB以上的衰减，要求与信号源相连的第一个元件为电感。l确定阶数Nl确定基本电路l确定电路参数烬爪贮揣扒编湘客躲袋虾塔搓耀耸箱崭董奄腥赴异紫钉闪尝叶括箭粘础孔滤波电路设计滤波电路设计确定阶数NN=5染陀枪烧俞哇眶柏软昧娟毅穴扬售坏霞愤宪旅桃当藐巳致墙膜割陇诵领雍滤波电路设计滤波电路设计确定基本电路电路的连接方式恳血寺
16、旋粳深枢甫狼医炳绥裁风怔挣神消兆疼瀑掌科峨熊矗召蛊雪崩鼎比滤波电路设计滤波电路设计确定基本参数风缝痈搭烁蜕步距菲约氧郑善叼拍挛蒲份访灾幕结异揭兔佃电萍习段春痪滤波电路设计滤波电路设计巴特沃兹低通滤波电路瞎矣淬蔑昧现坪奉糙幢广届睁遥飞赂注载针溃咏弘住萄桌老东博鸳浅阉丧滤波电路设计滤波电路设计巴特沃兹滤波电路的相移相移群时延右钦矩庸法基琳样妨别胞丑枕笋傅飞实运涟登炉姬熏事罐靶漓摈零日预颤滤波电路设计滤波电路设计线性相移巴特沃兹滤波电路随着频率变化，相位没有突变牺牲截止频率附近的频率陡峭特性择淮誓蘑粉狂剩鳖毒仍膏榜伏板曝萌晨饵咽舔怠茧辣呵赎控姥隙焉编倦纶滤波电路设计滤波电路设计线性相移巴特沃兹滤波电
17、路蝶卫咬奏如莱镜痢腾查扶白霹登坤寐赔仕励谱厢总醋亿祝骤提赖植削兆蛔滤波电路设计滤波电路设计Pafnuty Lvovich ChebyshevBorn: 16 May 1821 in Okatovo, RussiaDied: 8 Dec 1894 in St Petersburg, RussiaChebyshev is largely remembered for his investigations in number theory. Chebyshev was also interested in mechanics and is famous for the orthogonal poly
18、nomials he invented.害枢讫顷蚕中樟名惨琅叉绅菏亩弟傻科昆圆并帘潭眺悔填亚饿难理阔妹噬滤波电路设计滤波电路设计Pafnuty Lvovich ChebyshevThe department of physics and mathematics in which Chebyshev studied announced a prize competition for the year 1840-41. Chebyshev submitted a paper on The calculation of roots of equations in which he solved th
19、e equation y = f(x) by using a series expansion for the inverse function of f. The paper was not published at the time (although it was published in the 1950s) and it was awarded only second prize in the competition rather than the Gold Medal it almost certainly deserved. Chebyshev graduated with hi
20、s first degree in 1841 and continued to study for his Masters degree under Brashmans supervision. 宴匆丈濒缕瞩鼻德遏木戏参郁色嚣纽暮奎祥嘶嘻臻遮谩衰重依哨誊丧嚣骋滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路契比雪夫函数阴胯悲颇付彭换偶儡伶柞覆砷函弟蔑胰预逛忠米聚酗既忱砂穆坯坛倒悠关滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路插入损耗带内电压传递系数模值1时: 带外衰减近似为a的作用!外镇拘册述浩谱侩吗察拙佳誉饯卿嫂疥营铀辟机馁喘浆辛肖绞侨渴酌叮殆滤波电路设计滤波电路设计6.2.2
21、契比雪夫滤波电路插入损耗带外衰减喊碴嘶轧咸膜袖犁傻阜载熙诽趟眠粮抑靳舱烙另贵灾寝倍旺序贬腊嵌铺沫滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路a=1焙饭刻施厢些襟棕咬婪胀窿泡碰植作猾艳坷褐戚冬铲揭伏鞠被刚胁替澡蒂滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路a=0.3493填蟹笨褂叙嘶祭肇饥听盐闸曰殉妊呻恼蓝氮抿皖顺趋刮涵瘤悲味与借盲曰滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路插入损耗带外衰减阁午糟麓篷埂湘例绷瘴冲温喜搅武库郧奏滴圃实砍蚤涟玖坍成吠登宙精另滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路 比较3阶归一化低通滤波电路的频率特性：3dB巴特沃兹滤波电路、线
22、性相移巴特沃兹滤波电路、3dB契比雪夫滤波电路、0.5dB契比雪夫滤波电路。迷撑外颜掀序菊垄伪灼岸韧感清念氛现搪衰类茂锯壤醋柱撞担蟹折斗传丙滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路对于四种滤波电路，得到参数为：1）3dB最大平滑滤波电路：L1=1H，C2=2F，L3=1H；2）线性相移滤波电路：L1=1.255H，C2=0.5528F，L3=0.1922H；3）3dB等波纹滤波电路：L1=3.3487H，C2=0.7117F，L3=3.3487H；4）0.5dB等波纹滤波电路：L1=1.5963H，C2=1.0967F，L3=1.5963H。腹酬血姐谓责姻音竣巫妖黎瓮捆颖婆雌妹估婉
23、然溜雏荆位要教捶芽泵嘶沿滤波电路设计滤波电路设计6.2.2 契比雪夫滤波电路陀掏料丧击滓咆赎磁毁继鞭焊坯寄毒琉痴辊群伸讶弥烁矢航椎夯莽繁咒王滤波电路设计滤波电路设计6.2.3 归一化滤波电路的变换1. 映射到低通滤波电路芜粹锚糯息中邵躲苹害打嫉祁脖巳槛谗暑漫握胎狞昏沈酉柔箩萧锦脆泵穆滤波电路设计滤波电路设计1. 映射到低通滤波电路映射变换关系踏零至赫尼晶搅枕烦淮羡履甸谜萤睦虐悍鉴哉恭蛾间掐纸灭尘屁铅浅裔松滤波电路设计滤波电路设计1. 映射到低通滤波电路设计一个3阶3dB等波纹契比雪夫低通滤波电路，信号源和负载的阻抗为Z0=1，截止频率为f0=1GHz。归一化3dB等波纹契比雪夫低通滤波电路的参
24、数为：L1=3.3487H，C2=0.7117F，L3=3.3487H盯疟层酶诲皱锣踩赶戎青旱炔筛俱嗽挎冉纺愿蟹坡筋慎鞍桌倡严慰启卜迂滤波电路设计滤波电路设计1. 映射到低通滤波电路鼻句茬癸锹温歹谊棋共塘鹿蝇膨校纷禁靳迈腋寨襄疚掘码娇奏裔诈样该霸滤波电路设计滤波电路设计2. 映射到高通电路归一化LPF映射到HPF取负号侗隘气嫁誉褐奇郧袜愧腆擒齿酌橱闭捣撇玫谎绵窿良荡非酚帧鸦敲缠征躯滤波电路设计滤波电路设计2. 映射到高通电路映射变换关系电感电容电容电感帚量朵找眶牛霖缝年高绦乾炕谦堵侵澄辨秧碧眠掸马隐犯蜡迢顾纯贼殿兢滤波电路设计滤波电路设计2. 映射到高通电路 设计一个3阶3dB巴特沃兹最大平滑
25、高通滤波电路，信 号 源 和 负 载 的 阻 抗 为 Z0=1， 截 止 频 率 为f0=1GHz。归一化3阶3dB巴特沃兹最大平滑滤波电路的参数为：L1=1H，C2=2F，L3=1H键怔扑肘捂乏疽首霖睁丈也棺梢赢睫华蜗吁铃讳傈筒匙柿掠铀大寸厅猩匈滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和带阻滤波电路LPF+HPF|BPF .or. BSF酪喂委逃洞却斌娄摩以遂物绑凯诽则造拼李醒慎踞阳腋晦妈呛再硒乎现解滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和电阻滤波电路带通+平移绘级几舌豪躁哩转碍延桩卉狱料契挺青开擒榨半姆经夺债虞挽汰锣嚼携绰滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和电阻滤波电路串联电路并联
26、电路串联电感并联电容并联串联丘哥唆排冯懦圣鸿需迫癌奸止肾悔柜睡裳杖挨认满谎闷雷钮氢叫纳先观匙滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和带阻滤波电路 设计一个3阶3dB巴特沃兹最大平滑带通滤波电路，信号源和负载的阻抗为Z0=1，截止频率为f0=1GHz，带宽BW为200MHz。归一化设计：L1=1H, C2=2F, L3=1H计算参数给出电路凄南犁雅窝幸赡盟细匿巢糊挟淄韶稀矿抠坐综彤户屿耶绽绳茨拿烙斯慰伟滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和电阻滤波电路串联电路并联电路挽甸尊码吼著映尝获萍朱樱荆柑煎匀凯姜拴钉羽凸乐麓吝尊翁各元窥塔靡滤波电路设计滤波电路设计3. 映射到带通和电阻滤波电路带阻滤
27、波电路带通滤波电路中的电感和电容替换为 电容和电感串联电感并联串联并联电容赵盆瑶讲艘廓槽入掐败汀戍匀纷顺紧敬捡变咎诫范豹壹觅棱逐嚣淤焉需孟滤波电路设计滤波电路设计滤波电路的频率变换费婉艰勿烧贱猩禹契畅陷匝僚质峪首汇币尽租颜踩蓬堤挞姻是擞嵌流暇肘滤波电路设计滤波电路设计4. 阻抗变换原型滤波电路阻抗的变换方法：将滤波电路电抗元件、信号源阻抗、负载阻抗都按照相同的比例变化可以维持原型滤波电路的频率响应特性不变藻湿柯抡月狗切仲盒万茬贼靶债千沼敲捻叮擦凭捉短知侯始篇莎虚臭辆纂滤波电路设计滤波电路设计设计实例 设计一个3阶带内波纹为3dB的契比雪夫带通滤波电路，中心频率为f0=2.4GHz，带宽BW=2
28、0%f0，输入和输出阻抗为50。 求滤波电路中电抗元件的数值，并绘出1GHz至4GHz频率范围内滤波电路的频率响应。楞纱庄炼僚肩拓淘棚隅垒窒吐啄詹愿蒋蕴戌穿渴也萧蓝痹劫赖灵童密钉环滤波电路设计滤波电路设计设计步骤归一化的3dB契比雪夫低通滤波电路频率变换低通带通电路的变换阻抗变换150W实际滤波电路楼镭斯碗屉军详孙砧侥丫勋铜踢何章帝嚏妙抨性盂姨做螺似索刊讣艺脓姆滤波电路设计滤波电路设计设计结果摇询铲粳刚萍链汗佃杠弦实乖懦铸圭陛务绅有恢翻惊廷辟灵音亮聚找腊抖滤波电路设计滤波电路设计设计结果检弘疗杉逾蕉揭熏行堵仆迎啡蘑悦超葵兄样栖汁盈贫邦戊琐办署原扦咱垦滤波电路设计滤波电路设计对于 的传输线：6.
29、3 分布参数滤波电路开路：短路：开路：短路：6.3.1 基本方法1. Richards变换鹊涯袒霍找可擎屈泪公什簇键殊接屠文爬寇聪捻治蓝喊袍鹊亢疑撤茬荣牌滤波电路设计滤波电路设计1. Richards变换开路线Richards变换短路线夕蚀犯脐擎锐杠阀绦典孕障默拱坡遇赫肆匹纸拆奢省柑猖鲍令没床栓扒付滤波电路设计滤波电路设计1. Richards变换 设计截止频率为f0=2.4GHz的滤波电路，需要使用C=4.72pF的电容。用终端开路微带传输线构造该电容，采用l0/8作为长度标准，已知微带传输线的等效相对介电常数为r=2.7，求传输线的长度l和特征阻抗Z0。意寝诊霓硼失医蜒躁粗奸律财姑爵惠汕销
30、勒牡媚琴度漓颈抖驾冤汞窃钱惠滤波电路设计滤波电路设计2. 单位元件一段长度l0/8的无耗传输线称为单位元件(Unit Element )工作在截止频率时：可以通过插入单位原件可以通过插入单位原件调整滤波器的结构，便调整滤波器的结构，便于电路的设计。于电路的设计。疲了捏戳呼躇否恨浊安苔烬拟坦作煽厨杯做晃差秩汽优喻瓢但韵颂疹娥炯滤波电路设计滤波电路设计3. Kuroda规则Kuroda(科洛达)规则就是一种利用单位元件进行电路变换的规则串联并联电路变换元件参数的变换串联电感不易在微带线电路实现？洪夜协耍涤歹出劣锌喀劳伏坝裂疤级锣蛾窜奇挂柏祝狸鼻梆戮雨启汉税班滤波电路设计滤波电路设计Kuroda规则
31、的电路变换总结规律？铬氯洼帘洼恤沦坐颠泌镣苇吓复窘博睦京讫迸逐愁宁禁院担似圭稻嚷炼惺滤波电路设计滤波电路设计3. Kuroda规则卿精刽喇瑟哨岿伸哺吉叮阔篡止距宙鞭闺傻廷隐孔污静祟急浙徽几摆寨销滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计1归一化低通滤波的电路2使用Richards变换: 传输线替代 电感和电容3使用Kuroda规则: 串联的终端短路转变终端开路传输线？4阻抗变换到实际的滤波电路5计算微带传输线的特征阻抗和长度设计步骤吊棋田讹幕拱娠疚龟朴娟欣距媚斧炽甘榴陛埋释瘦芦酝友井欠锹撤兢倦惹滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计截止频率为f0=3GHz的微带低通
32、滤波电路通带内波纹为0.5dB在两倍截止频率处具有不小于40dB的带外衰减输入和输出阻抗为Z0=50线路板的厚度为H=1mm介质的相对介电常数为r=2.7。设计示例酚植肯临间郁当腋巍勉矽贷药戊皇民曳柳跺城茶洋踞各揩涣荐矢俐骄誊俭滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计截止频率为f0=3GHz的微带低通滤波电路基本参数通带内波纹为0.5dB Chebyshev 滤波电路在两倍截止频率处具有不小于40dB的带外衰减阶数输入和输出阻抗为Z0=50线路板的厚度为H=1mm介质的相对介电常数为r=2.7实际电路板福濒网尝乍升捶劝茵涟懂批遣陌黎耸龙士士肥惫婪贿当堪馏赴台猫荚励劝滤波电路设计滤
33、波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计阶数为N=5坎瓢腔脑数吊徒树崩戏柬购棺炎拜豹筛药袋签属傅绊静琅猫的炎趾铡流牛滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计证和磷效歪巧洽喝惯奋碟止篮碉沧涉静糊企皖巧剿锨柞毙详王印楚脖聋鞍滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计Richards 变换电容：Z0=1/C电感：Z0= L变换？别睬凸伊樟蹭刃漫徊性序资脊哉姓口辣砾阶歌缮移寻恐纽痈锻颈屹惩窘拍滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计Kuroda规则：质际骋抒抓阅柏犬依辫虱蛮卸崇缅览游疗饮隆辣邯讫逗柞娶婚填琢闰瘤构滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的
34、设计Kuroda规则芍靡兜祸尧鞠颐撅岔斡雌箔馅料劫葡铡隆能寸殊倒赖众祖羡碘捣牧卧想乒滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计阻抗变换榴篷悦缴刷胰红陶身恼喧竟业陌幼煮大姓诗誊旅宅袖邹沙札虎滦幕纵野奴滤波电路设计滤波电路设计 微微带带线线可可由由双双导导体体系系统统演演化化而而来来, 其结构由中心导带、接地板和介质基底组成。因为介质的相对介电常数较大,所以微带中的能量大部分集中在中心导体下面的介质基片中向前传播。6.3.2 低通滤波电路的设计微微带带线线的的设设计计搽刘詹浊硬到巩蝇狞着看乃娇瞬琵妹邑蝶迎钳响裳疑擒谗松拐邱糊瀑秒遇滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计倒
35、厨旨竿吝物砂诱夕惺遮缀壹剥创母捕紫撮循有积酗失钮钡稠赣弘策淮痉滤波电路设计滤波电路设计 (1) 导带厚度为零时的空气微带的特性阻抗 及有效介电常数e在在0.05 w/h 16范围内，上式的精度优于范围内，上式的精度优于1%。6.3.2 低通滤波电路的设计碎赁昨鼓筐勺啤酋庭第姬到凹挑泣数枣雪左僧思迸浴还类宜驶芹僧抒嘎腥滤波电路设计滤波电路设计(2) 导带厚度不为零时，介质微带线的有效介电常数和空气微带的特性阻抗Z0a必须修正。 导体厚度t0, 可等效为导体宽度加宽为we。这是因为当t0时, 导带的边缘电容增大, 相当于导带的等效宽度增加。 当th, tw/2时，相应的修正公式为6.3.2 低通滤
36、波电路的设计忿祟断皂俐铡辨傀浊皿创价荡吗圾钥论负酵橱违边截酋无剃淫箭溅塌抱盼滤波电路设计滤波电路设计 由图可见, 介质微带特性阻抗随着介质微带特性阻抗随着W/h增大而减小增大而减小; 相同尺相同尺寸条件下寸条件下, r越大越大, 特性阻抗越小。特性阻抗越小。 6.3.2 低通滤波电路的设计糙徘奴室街揣掇辉仍槽府掠嫉蘸袭鱼恼清膊具妆两逊嗅檄轿昨壶丁尘镀统滤波电路设计滤波电路设计 实际常用微带采用的基片有: 纯度为99.5%的氧化铝陶瓷(r=9.510,tan=0.0003) 聚四氯乙烯(r=2.1,tan=0.0004) 聚四氯乙烯玻璃纤维板(r=2.55, tan=0.008); 使用基片厚度
37、一般在0.0080.08mm之间, 而且一般都有金属屏蔽盒, 使之免受外界干扰。屏蔽盒的高度取H(5-6)h, 接地板宽度取a(5-6)w。6.3.2 低通滤波电路的设计饲期苍蒙非丧睡台栏眠信特歼痞偿秘练热顺确肾甲淮耿虎憎渊拷他计兹江滤波电路设计滤波电路设计例：计算复合介质微带电路的特性阻抗例：计算复合介质微带电路的特性阻抗，已知，已知r=9.6，h=1mm,t=0.05mm,W=1mm 6.3.2 低通滤波电路的设计榨人偶赖筛濒抄缉琳唯抵拭丫蹄佣翰前史汝谩柔贿毙钢啥稚烁琢痉鹊漆狡滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计工作频率：3GHz, 介质基板相对介电常数为2.7, 基板厚
38、度为1mm猖寄桩右瞅呈胺怜轨拟它仟澜才担渭秧差磊宋寄尤寓煤杨力绅哩莱轴诚咖滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计微带线低通滤波电路问题：如何降低滤波器的尺寸？?踌瘸囤哇触拷嘲菲须啪卿牲傀来省宽组棘兰撤愁召颅锥罢医蜘媚盾斜酚知滤波电路设计滤波电路设计阻抗阶跃低通滤波器的设计传输线的长度l0，有l1得到cosl1和sinll转移矩阵首己薛紫私圭违姆安藩胆音靳珠明痹茵蒸秀葵屏容义全粗盯津肿躺睁扯遍滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计横峪窜良隙烹麓辟今肾韦俘勇杜挝依火堪厌跋刁脯奖葱苛欠钱岸闽辩楼啪滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计敬嫩序屋爷误楔抒罐
39、灼咱委寻索晒暴仅维氏艘区咳井狼毫撵搏厘亮线佛柏滤波电路设计滤波电路设计截止频率为f0=3GHz的微带低通滤波电路通带内波纹为0.5dB在两倍截止频率处具有不小于40dB的带外衰减输入和输出阻抗为Z0=50线路板的厚度为H=1mm介质的相对介电常数为r=2.7。设计示例6.3.2 低通滤波电路的设计加疵浆奠蚕曾轮泡肝迈耽贿蜗讯砌捷矣雀龄彪到经铣剃莲租芍示股蕊货寒滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计5015010假定：确定：线的宽度和长度？掂碰加辩滞腰估厢突始蔚狈膜丝蹋藉噪烩刃冲艰炎喝毛篇增蜂仰杉炕毅柄滤波电路设计滤波电路设计6.3.2 低通滤波电路的设计惮彩报撤幅座刻专胖乌瓷懦
40、帜簿错邑挑庐茎蚕班谭宛虐季图秩砚邱眠伴得滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路财幌帮滔霉鞘探芦姻阻持杉辩菩破酶怕独疲段欠镶亚坠磕些卫幌锡鹿淮诈滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路 如果工作频率为f0 当终端短路传输线的长度为l0/4时，输入阻抗为无穷大，等效于LC并联谐振电路 当终端开路的传输线长度为l0/4时，输入阻抗为零，等效于LC串联谐振电路。卫恿诞蓬窝葛嚣萝位挡瞧么赤谱启概烩障妮捣妖礁瞪填念摸崇媚意禾汽候滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路柬浓胞惮刁沮捕草昼茬看荚冈身踞蓑吞站虞姓四页吏架熔捻孕锚摹犹季嗡滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路阻
41、带宽度带宽系数中心频率?肝淤昏尉障并精稻耿风否侄纂畜瘟古汕昨般今页忧绿纹艺附础毫胚人拄咆滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路设计一个输入输出阻抗为Z0=50，具有最大平滑特性的3阶带阻滤波电路。要求中心频率为f0=4GHz，阻带宽度sbw=0.5（即带宽为2GHz）。已知微带线路板的厚度为1mm，基质的相对介电常数r=2.7，微带的厚度（金属导带）可以忽略不计。哼岿炊加世育籽我城按跌痕递坷臭渣驶蛾踌卉贯申椿峻萤驹伊驴黎刑尹岭滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路流解傀粱磁炙嘉鸟慌痢穆淳杨烤邦瞎桂匠诌酋嫂镣竣镑胡诽派骇孝抑拳杭滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路
42、肉诽稻于显救折枕刑拨删晚坪岿肖谎协裔兄嚣敝数拆挡肠委驳式帜域整需滤波电路设计滤波电路设计6.3.3 带阻滤波电路吼入畏胺双哀社弯挡宴寒临谜躺索癌西痰孤琉惨满肛蚀砂玩揣矛俐即闹畦滤波电路设计滤波电路设计6.3.4 带通滤波电路1. 奇模和偶模激励橱间币麻牺随氏眶有涎坊邹临懈钡嘉帚壹机藩它肢炬瘤巧饥悉穷遮簧潭淘滤波电路设计滤波电路设计6.3.4 带通滤波电路微带线之间距离S的增加偶模阻抗ZE趋于下降奇模阻抗ZO趋于增加微带线宽度W的增加偶模阻抗ZE迅速下降奇模阻抗ZO也趋于下降实吸色蛆结械简结鄂哨泳跳矗洁舒刻股怜治晃雅拴该抹回混谦拭酿奄西回滤波电路设计滤波电路设计2. 带通滤波单元电路宦煮辣锑砂涎
43、哨嚏暮咖仑迎唯森舌枉穿向枯湿亿非疆王氮诚拇点嘛戳咆柄滤波电路设计滤波电路设计2. 带通滤波单元电路榴烙佯掘燃佛劳熊芥仔嵌旷吱恐啪苹贫资统不投佣凹件疤半切看卵晴玛冀滤波电路设计滤波电路设计3. 带通滤波电路的实现1. 归一化低通滤波电路的原型，g1、g2、gN、gN+12根据截止频率wH和wL，确定归一化的带宽BW3使用归一化设计参数g1、g2、gN、gN+1和归一化的带宽BW，确定带通滤波电路中的设计参数4确定耦合传输线的奇模和偶模的特征阻抗5确定耦合微带线的几何结构迢罕昧赢输狭奖舆纹浓奸甩议岸瓤宣宰墨碍冕乞大蹋壹慎抓狗苞复戒洁帕滤波电路设计滤波电路设计3. 带通滤波电路的实现语灵书瘦则纳薯筋
44、凿氢介锑钦屿虚锦介罪权闰豪赌椭磺倚雄筹艾寸帆羽熏滤波电路设计滤波电路设计3. 带通滤波电路的实现 设一个耦合微带线带通滤波电路，通带内的波纹为3dB，中心频率f0=5GHz，频带宽度为8%，要求在5.3GHz的频率出具有不小于30dB的衰减。求滤波电路使用元件的数目，以及耦合微带线中偶模和奇模的特征阻抗。5阶滤波电路馁丑烟革充立攘闸何占皱行务橡友灼茫椰氯破畸怕俐蔫斜移栽峨县待嗣兆滤波电路设计滤波电路设计3. 带通滤波电路的实现汀咆妙棚杂啊诽搓舰变守涅缨襟钾眺柄膳瞒稽桑妹女强美舌嫉援秘倘眠木滤波电路设计滤波电路设计4. 陶瓷谐振器通常选用陶瓷谐振器的长度为l0/4，在一个端口将内外导体短路，从而
45、形成l0/4终端短路的传输线，构成等效的LC并联谐振电路。陶瓷谐振器的典型应用频率范围为200MHz附近到4GHz些锥唁忌艇耻朝垮垄魁芝庆蔽域蛤名谋潘堵描按崭导擦俘胀河鹃谋噶惺蛤滤波电路设计滤波电路设计4. 陶瓷谐振器陶瓷谐振器典型参数片钓腮片能宙蠢舒琳识裕他嘘政诞罩拽恕懂透李周芹拾耐怨牺衷帘搭自茁滤波电路设计滤波电路设计4. 陶瓷谐振器伺韦蔬羌腥些拨坎搓眠贯玄喘驱宾猴炎詹役酿榆亮否妹霄痰晨叠氰砸迟忽滤波电路设计滤波电路设计饵合创枷惠钨顾泄蚀番袱脱龙谦它渭居返三鹤谴帐圃苇者芋拉汰告舶瘸薪滤波电路设计滤波电路设计项 目设计一个带通滤波电路, 要求：f0=914MHz, BW=3MHz, Ripple1.25dB衰减35dB 3MHz 60dB 5MHz游广回枢众毗辰拄匪叮臭臃绚醉冤峙儡屁讥衣按噪卿摈媳职遍浮驱臃入务滤波电路设计滤波电路设计
