带通、带阻滤波器、开关电容滤波器
9-2三种典型的滤波特性和开关电容滤波器
只有该模式可以构成高通滤波器，也可以构成低通和带 通滤波器，其最大输入时钟频率小于模式1中采用的频率。 若采用独立的运算放大器，将模式3的高通输出和低通输出 相加，就可以构成带阻滤波器。
9.3.4 集成开关电容滤波器MAX260
模式4：
IN SCN
SCN
A
S
ò
AAP=-1
AP
ABP=-2Q
BP
ò
LP
IN SCN
SCN
A
S
ò
BE
ABP=-Q
BP
ò
LP
ALP=-1
SCN
可以构成巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔型滤波器，实现 低通和带通滤波功能，也可以构成二阶带阻滤波器；该模式 与模式4支持高时钟频率。
9.3.4 集成开关电容滤波器MAX260
模式2：
ABE1=-0.5，ABE2=-1
IN SCN
SCN
ALP=-2
SCN
仅有此模式提供全通滤波器输出方式，也能提供低通 和带通输出；该模式为最快的工作方式，但也应当注意此 模式下的f0和Q值具有四种模式中最大的取样误差。
9.3.3 一阶开关电容低通滤波器
1
2
SW3
SW4 C2
1
2
C
ui
SW1
SW2
C1
A
uo
R2
C
ui R1
A
uo
一阶开关电容滤波器及其等效电路
设 R1
TCP C1
,
R2
TCP C2
A usU U O IssR R 1 21s1 R 2CC C 1 21sT 1 C PC C 2
2. 三种频率响应函数的比较
滤波器原理简介
滤波器主要类型
通常采用工作衰减来描述滤波器的幅值特性:
LA
10 lg
Pin PL
(dB)
式中，Pin和PL分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。
根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
低通
带通
高通
带阻
带通滤波器的工作原理
原始信号
滤波器响应
滤波后的信号
带通滤波器的结构
通常的带通滤波器具有左 图所示的结构：
抽头：将外部输入信号馈 入滤波器或者将经过滤波器 的信号导出。
谐振腔：形成通带内的谐振 点；
耦合窗口：在谐振腔之间传 输电磁信号，同时调整成不 同的耦合度，以满足滤波器 设计的需要；
感飞，容飞，对称飞：形成 通带外的传输零点（即抑制 点）
带通滤波器的水池模型
过滤水池 带通滤波器
带通双工器响应
带阻双工器响应
几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
二、双工器设计简介
目前我司可根据客户要求定制各种规格各种类型 无源器件产品类型： ➢ CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE…… ➢ 室内/室外 ➢ 单模块/机箱一体化 ➢ 双工器/耦合器/LNA/报警器……一体化设计 ➢ 滤波器/双工器/低通滤波器/陷波器……集成化设计
抽头为带通滤波器的馈电
装置。其结构关系到馈电强
度，以及与外部接口的匹配，
不同带宽，不同种类的滤波器
所用到的抽头是不一样的。总
的来讲有两种形式：
电耦合：通过电流或者电场
a
来进行耦合。 磁耦合：通过磁场进行耦合，
无源器件技术介绍-提高篇
图5带通滤波器基本构成 事实上，低通滤波器是整个滤波器设计的基础，包括带通滤波器、带阻滤波器和高通滤 波器均是低通滤波器变化而来。 比如低通滤波器到带通滤波器采用了如下的变换：
图 5 低通滤波器到带通滤波器元件转换示意图
Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., LTD
体积，以同轴腔为例，一个900MHz的8级滤波器，如果采用如下排列：
图 20 一个 8 级同轴腔示意图
Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., LTD 12
如果采用20mm×20mm的谐振腔，滤波器的总尺寸大约是50mm×200mm可能损耗是1.5dB， 而如果采用40mm×40mm的谐振腔，滤波器的总尺寸大约是100mm×380mm可能的损耗是 0.7dB。 Ø Ø 滤波器级数，滤波器级数越大，损耗越大。因此要获得一定的带外损耗，我们必须选择 合适的数学函数和尽可能少的级数。 当然还会有其它的一些因素，加工误差、电镀（镀银的质量）和表面光洁度等。
7
图11 WCDMA发射机和接收机采用双工器连接 l 信号的选择等， 中频滤波器带宽直接影响接收机的性能，实际上所有雷达通信 等接收机系统设计很大程度上就是滤波器指标的提出。
图12 接收机采用不同的中频滤波器的输出信号 （采用不同的带宽，信号的幅度并没有多少改变，而噪声能量却大大降低，滤波器带宽 越窄，噪声能量越低，这样信号越能够被检测而不被噪声干扰。） l 频率合成器中大量使用滤波器
无源器件技术介绍
提高篇
烽火科技集团 武汉虹信通信技术有限责任公司
目录
一、滤波器 ............................................................ 3 1.1 滤波器的理想特性 ................................................. 3 1.2 滤波器的电气符号 ................................................. 4 1.3 滤波器的的分类： ................................................. 4 1.4 滤波器的基本构成 ................................................. 5 1.5 滤波器的作用 ..................................................... 6 1.6 基本技术指标 ..................................................... 9 二、 功分器 .......................................................... 17 2.1 概述 ............................................................ 17 2.2 功分器的通用符号 ................................................ 18 2.3 功分器的技术指标 ................................................ 19 三、 耦合器与电桥 .................................................... 23 3.1 耦合器的符号 .................................................... 23 3.2 耦合器的技术指标 ................................................ 26 3.3 电桥 ............................................................ 30
开关电容滤波器MF10的应用
开关电容滤波器MF10的应用*名：***指导老师：***班级：仪器024班内容摘要MF10是MOS开关电容有源滤波器。
电路通过改变反馈方式可实现带通，全通，高通，低通，带阻 5 种滤波器的功能，改变外接电阻的阻值可以改变滤波器的增益及品质因数Q 值，改变外部时钟可以改变中心频率w0。
由于它具有使用简单，体积小，功耗低，精度高，稳定性好等优点，因而它得到了广泛的应用。
开关电容滤波器MF10的应用一:MF10的简述MF10为MOS开关电容有源滤波器，它由2个独立的滤波器模块组成。
这2个滤波器模块可以单独使用，构成一个一阶或二阶的滤波器电路；这2个模块也可级联构成四阶滤波器电路。
MF10集带通，全通，高通，低通，带阻5种滤波器于一体，它对外部的唯一要求是滤波器所需的电阻。
二：MF10的框图三：MF10的引脚及其功能简介特殊引脚的说明：1 引脚6（S A/B）:当S A/B接V A—，滤波器求和端之一接模拟地AGND，当S A/B接V A+ ，滤波器求和端之一接低通（LP A或LP B）输出端。
2 引脚12（50/100）：用于设定时钟频率f CLK与滤波频率f0的比例。
当12脚接高电平时，f CLK / f0 =50 ；当12脚接低地时，f CLK / f0 =100 。
四：MF10的应用举例MF10由模拟信号通道和时钟控制电路2大部分组成，模拟信号通道由运算放大器，加减电路和2级积分电路组成。
每级积分电路的传输函数均为w0 / s ，其中w0 = 2πf0，f0由时钟频率f CLK决定。
（1）MF10构成2阶带通和低通如图，输入信号直接从S1A和S1B端引入，6脚接V A+ ，列该电路各引脚电压的方程V（BPA）2 / R2 +V（BPA）1 =0（V（BPA）2—V i —V LPA）w0 / s = V（BPA）1V（BPA）1 w0 / s = V LPA由以上3式可得带通1 V（BPA）1 / V i = —（w0 s）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）带通2 V（BPA）2/ V i =（R2/R3 w0 s）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）低通V LPA / V i = —（w02）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）其中带通1，带通2，低通的通带增益K0分别为—R3 /R2，1 ，—1。
滤波器基本知识介绍
contents
目录
• 滤波器概述 • 滤波器的工作原理 • 常见滤波器类型 • 滤波器的设计 • 滤波器的应用 • 滤波器的发展趋势与未来展望
01
滤波器概述
滤波器的定义
01
滤波器是一种电子设备，用于将 输入信号中的特定频率成分提取 或抑Biblioteka ，从而改变信号的频谱。02
滤波器通常由电感器和电容器组 成的网络构成，通过调整元件的 参数和连接方式，可以实现对不 同频率信号的选择性处理。
滤波器的传递函数可以通过系统的差分方程来计算，也可以 通过系统的状态方程来计算。传递函数的特性决定了滤波器 的性能和行为，因此在进行滤波器设计时，需要仔细考虑传 递函数的特性，以确保滤波器的性能符合要求。
03
常见滤波器类型
低通滤波器
总结词
允许低频信号通过，抑制高频信号的滤 波器
VS
详细描述
低通滤波器（Low Pass Filter, LPF）是一 种让低频信号通过而抑制高频信号的电路 或系统。其作用是降低信号中的高频噪声， 保留低频或直流分量。在频域上，低通滤 波器表现为一个下凹的频率响应曲线，其 截止频率（f0）是滤波器开始显著降低的 频率点。
带通滤波器
总结词
允许一定频率范围内的信号通过，抑制其他频率信号的滤波器
详细描述
带通滤波器（Band Pass Filter, BPF）是一种允许特定频率范围内的信号通过，抑制该范围外信号的电路或系统。 在频域上，带通滤波器表现为一个有一定带宽和中心频率的频率响应曲线。带通滤波器在通信、雷达、音频处理 等领域有广泛应用。
图像平滑
频域变换
通过滤波器降低图像中的噪声，改善 图像质量。
通过滤波器对图像进行频域变换，实 现图像压缩、加密等处理。
滤波器的分类
滤波器的分类
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
滤波器的分类
按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
1.低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；
2.高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；
3.带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；
4.带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
滤波器简介介绍
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滤波器的频率特性
频率响应
滤波器对不同频率信号 的增益和相位响应称为
频率响应。
带宽
滤波器的频率响应在通 带和阻带之间的过渡区
域称为带宽。
截止频率
滤波器在频率响应的下 降沿处的频率称为截止
频率。
阶数
滤波器的阶数表示其频 率响应的极值数量。
滤波器的传递函数
01
02
03
04
传递函数
滤波器的传递函数表示其输出 与输入之间的函数关系。
05
滤波器的发展趋势与挑战
滤波器技术的发展趋势
1 2
数字化
随着数字信号处理技术的发展，数字滤波器逐渐 取代了模拟滤波器，具有更高的性能和更低的成 本。
小型化
为了满足便携式设备的需求，滤波器逐渐向小型 化方向发展，出现了许多小型化滤波器产品。
3
高性能
为了满足通信、雷达等高端应用的需求，高性能 滤波器逐渐成为研究热点，如超宽带、高抑制、 低插损等高性能滤波器。
滤波器面临的挑战与问题
频率资源紧张
01
随着通信技术的发展，频率资源越来越紧张，如何有效利用频
率资源成为滤波器设计的关键问题。
多频带应用
02
多频带应用对滤波器的设计提出了更高的要求，需要同时满足
多个频带的要求。
线性相位
03
在某些应用中，需要滤波器具有线性相位响应，以保证信号的
完整性，这也是滤波器设计的一个难点。
02
滤波器的基本原理
滤波器的数学模型
01
02
03
线性时不变模型
滤波器是线性时不变系统 ，其输出与输入的关系由 卷积运算描述。
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。
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4.3.1 一阶高通滤波电路(HPF)
电路可由一阶LPF互换R C得到 传递函数为:
u+
uo
uI
令s=jw有 式中
高通截止频率
-3
+20dB/十倍频6
4.3.2 二阶压控电压源高通滤波电路
频率特性:
u+
uo
式中:
要求:Aup﹤3
其幅频特性曲线如图:
7
运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器
C3=C4=C，其传递函数为
1
s
Auf
(s)
s2
2 CR5
CR1
s
R1 R2 C 2R1R2R5
与表3—1中带通滤波器的标准传递函数
A(s)
A(0 )
0
Q
s
s2
0
Q
s
02
(4—32) (4—33)
11
比较，得中心角频率
0
1 C
取R2<<R1,有
0
1 C
1 (1 1) R5 R1 R2
1 R5R2
阻滤波器。因为
A o s
Auf
(s)
1
s2
Q
o s
Q
o2
(3—38)
17
BP F
＋
＋ ∑
uo
图4—27 用带通滤波器和相加器组成带阻滤波器
18
只要令A′=-1(即令图4—25(a)中的R5=2R1)，则
Auf (s) 1
s2
0 s
Q
0
Q
s
02
s2
s2 02
0
Q
s
02
(4—39)
19
10 k
9
二阶压控电压源BPF
电路如图： 频率特性为：
uI
uo
等效品质因数Q等于
LPH HPF
同相比例放大电路的放大倍数 Aup是通带电压放大倍数，有
中心频率
从特性曲线看到，Q值越大， 带宽BW越窄。
BW
10
若令Y1
1 R1
，Y2
1 R2
，Y3
sC3,Y4
sC4 , Y5
1 R5
则该电路为带通滤波器，如图3—25(a)所示。令
电路等效于:
由此可见，开关电容滤波 电路频率特性的特征频率 仅与时钟频率和电容比值 有关。
25
由于开关电容滤波器属于离散时间系统，所以开关电容滤 波器的分析方法与数字滤波器类同，主要用差分方程和Z 变换
26
1 V/5 0 Hz /0 Deg
10k
12V
741
10k
12V
图4—29 50Hz陷波器的幅频特性及输入输出波形
21
4—2—5
R
全通滤波器的幅频特性
是平行于频率轴的直线，
R
所以它对频率没有选择性。
－
人们主要利用其相位频率 特性，作为相位校正电路
ui
＋
uo
或相位均衡电路。图4—30
R1
C
所示，是一个一阶全通滤
Auf (s)
K
1 R2C 2
s2 3 K s RC
1 R2C 2
Ko2
s2
o
Q
s
o2
(4—29)
与表4—1中的标准表达式比较，该传递函数有两
个共轭复根(极点)而没有零点，可见是一个二阶低通
滤波器。其中：
o
1 ,K RC
1
Rf 2 Rf 1
,Q
1 3 K
4
当K＞3时,分母中s项系数变负，极点就 会移至S平面的右半平面，从而导致系统 不稳定。一般这种电路的Q只能做到10以 下。
作的用信是号阻通止 过为某, 中达一心到频频抗段率干内扰 的目特的性，曲又线名是陷: 波器。 电路由路并图由联可低 而知通 成,Q和 ，值其高越思通大路滤, 阻是波带：电 宽度越窄 双T带阻滤波电路如图：
频率特性为:
低B通W 高通
阻 带
fH f0 fL
式中
LPF
ui
HPF
uo
16
用带通和相加器组成的带阻滤波器其框图如图4—27所示。 例如，采用图4—25(a)的带通滤波器和相加器组合便构成带
R1
C4
R5
－
ui
R2C3
A ＋
uo
RpBiblioteka (a)图4—25带通滤波器
14
| A(jω) |
| A(jω) |
A(ω0)
0.7 07A(ω0)
R2
0
ω0
ω BW＝ ω0
0
ω01 ω02 ω03
ω
Q
(b)
(c)
图4—25 (a)电路；(b)幅频特性；(c)调节R2,幅频特性移动
15
4.3.4 带阻滤波电路(BEF)
波器或移相器，其传递函 图4—30一阶全通滤波器(移相器)电路
数为
Auf
(
s)
1 1
sR1C sR1C
(4—40)
Auf ( j ) 1
(4—41a)
( j ) 2 arctan RC
(4—41b)
22
A(ω) 1
0 ω
(ω)
0
1/R1C
ω
－ 90 °
图4—31一阶移相器的幅频特性及相频特 性
Y4
Y5
Y1
ui
C
Y3
B
－ A
Y2
＋
uo
Rp
多重反馈有源滤波器
8
4.3.3 带通滤波电路BPF
BPF作用是使某频段内的有 用信号通过，而高于或低于 此频段的信号将被衰减。
可以用LPF和HPF串联组成 其构成思路如图所示：
LPF HPF fH
注意：低通截止频率fH大于 高通截止频率fL
fL
通带
fL f0 fH
表4—1二阶滤波器的标准传递函数,零、
1
2
运放作为有限增益放大器的有源滤波器电路
Rf1
Rf2
Y2
－
Y2 Y3 B
Y1 ui
Y3 Y4
K ＋
K
uo ui Y1 C
Y4
uo
(a)
(b)
3
给Y1~Y4赋予不同的阻容元件，则可构成不同 的滤波器。例如，令Y1=Y3= , 1
Y2=Y4=sC,如图4—23所示，则传递R 函数
中心频率增益
1
A(0 )
CR1 2
R5 2R1
-3dB带宽
R5C
BW 0 2
Q R5C
(4—34)
(4—35) (4—36)
12
么么么么方面
Sds绝对是假的
画出幅频特性如图4—25(b)所示。调节R2,使中心频率 变化，但带宽不变，增益也不变。这是该电路的特点， 也是优点，如图4—25(c)所示。
R
Rf
0.2 2μ
200k C4
40 0k R5
10 k
－
ui
R1
C3 0.2 2μ A1
10 k －
R2 1k
＋
R
A(ω0)＝ － 1
A2 ＋
uo
图4—28 50Hz陷波器电路
20
10k
200k
0.22μ 400k 0.22μ 741
1 V/1 .5 Hz [R]/ /0 Deg 1 k / 5 1 %
23
－1 1/Q
A
∑
Uo1
Ui
－ ω0 S
Uo2 － ω0 S
UHP (高通输 出)
UBP (带通输 出)
Uo3
ULP (低通输 出)
图4—32 状态变量滤波器的信号流图表示法
24
4.4 开关电容滤波电路(SCF)
电路MOS管和小电容组成， 工作原理是
TC q1=C1·u1 q2=C1·u2 电容C1的传输平均电流为: