滤波器设计—简明教程
滤波器设计步骤
滤波器设计步骤：1、确定滤波器阶数n；2、电路实现形式选择，传递函数的确定；3、电路中元器件的选择，包括运算放大器的选择、阻容值设置等，最后形成电路原理图；4、仿真结果（幅频特性图）及优化设计；5、调试注意事项，确定影响滤波器参数实现的关键元件。
每一种电路按照以上步骤完成设计，本周内完成！1、有源低通滤波器f c =50kHz一、最低阶数的选取主要功能参数为： 1) 带内不平坦度α1=0.5dB2) 阻带衰减α2≥40dB ，这里取45dB 3) 增益G=10 4) 通带范围50kHz使用滤波器设计软件，计算得出：若选取巴特沃斯滤波器，最低阶数为n=9；若选取切比雪夫滤波器，得到同样满足要求的切比雪夫滤波器的最低阶数为n=6。
由于高阶滤波器电路复杂，造价较高，所以在同样满足技术指标的情况下，选取滤波器的最低阶数，即n=6。
二、电路实现形式选择及传递函数的确定实现切比雪夫低通滤波器的电路有许多种，这里选择无限增益多端反馈电路（MFB ），见图1。
MFB 滤波器是一种常用的反相增益滤波器，它具有稳定好和输出阻抗低等优点。
图1 二阶MFB 低通滤波电路图2滤波器的级联如图2所示，电路由三个二阶MFB 低通滤波电路串联实现，在图1所示电路中，当f=0时，C 1和C 2均开路，所以M 点的电压为121R RU U M -= M 点的电流方程 C I I I I ++=321MI 2I 3I 1I CV 2V 1N42322111sC U R U R U U R U U MM M M ++-=- (式1)其中 M U R sCU 3121-= (式2)解式1和式2组成的联立方程，得到每个二阶MFB 低通滤波器的传递函数为3221232132112121111R R C C s R R R R R sC R R U U +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=最后得出六阶切比雪夫低通滤波器的传递函数为⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=654326546534532212321321121411111111R R C C s R R R R R sC R R R R C C s R R R R R sC R R U U98652987985781111R R C C s R R R R R sC R R +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-三、电路中元器件的选择使用滤波器设计软件，计算得出每节电路的阻值容值，如图2所示。
设计滤波器的基本流程
设计滤波器的基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!设计滤波器的基本流程如下：1. 确定滤波器的性能指标通带频率范围：滤波器允许通过的信号频率范围。
常用模拟滤波器的设计方法
常用模拟滤波器的设计方法设计模拟滤波器常用的方法有很多种，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、脉冲响应滤波器等。
这些方法各有特点，适用于不同的滤波器设计需求。
下面将逐步介绍常用模拟滤波器的设计方法。
1. 巴特沃斯滤波器的设计方法巴特沃斯滤波器是一种最常用的模拟滤波器，其主要特点是通频带的频率响应是平坦的，也就是说在通过的频率范围内的信号不会被衰减或增强。
巴特沃斯滤波器的设计方法包括以下步骤：1.1 确定滤波器类型首先，根据滤波器的设计需求，确定滤波器的类型，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
不同类型的滤波器在频率响应和陡度上有一些差异。
1.2 确定滤波器模型根据滤波器类型，选择相应的滤波器模型。
比如，低通滤波器通常选择Butterworth滤波器模型、Elliptic滤波器模型或者Chebyshev滤波器模型。
1.3 确定滤波器参数确定滤波器的相关参数，包括截止频率、阻带衰减和通带波纹等。
这些参数的选择需要根据特定的滤波器性能需求决定。
1.4 开始设计根据确定的滤波器模型和参数，开始进行滤波器的设计。
可以使用电路设计软件进行模拟，或者手动计算和画图设计。
1.5 仿真和优化设计完成后，对滤波器进行仿真，检查其频率响应和时域特性。
根据仿真结果，可以调整一些参数以优化滤波器的性能。
1.6 实际搭建和测试在电路板上搭建设计好的滤波器电路，并进行实际测试。
测试结果比较与设计要求进行评估和调整，最终得到满足要求的滤波器。
2. 切比雪夫滤波器的设计方法切比雪夫滤波器是一种在通频带内具有较窄的波纹和较快的过渡带的滤波器。
其设计方法如下：2.1 确定滤波器类型和阶数选择滤波器的类型和阶数，通常切比雪夫滤波器可以选择类型Ⅰ和类型Ⅱ。
阶数的选择取决于滤波器对波纹的要求和频率范围。
2.2 确定滤波器参数确定滤波器的相关参数，包括截止频率、阻带衰减、通带波纹和过渡带宽度等。
这些参数的选择需要根据特定的滤波器性能需求决定。
完整的有源滤波器设计
完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种特殊的电子滤波器，它使用运算放大器等有源元件来增强滤波性能。
有源滤波器可以实现更大的增益，并且具有较低的噪声和较高的带宽。
有源滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：
1.确定滤波器的类型：首先需要确定所需的滤波器类型，例如低通、高通、带通或带阻滤波器。
每种类型的滤波器有不同的应用和性能特点。
2.确定滤波器的规格：根据具体的需求，确定滤波器的截止频率、增益、带宽等规格。
这些规格将直接影响之后的设计过程。
3. 选择合适的滤波器拓扑结构：根据滤波器的规格要求，选择合适的滤波器拓扑结构。
常见的有源滤波器拓扑包括Sallen-Key拓扑、多反馈拓扑等。
4.设计滤波器电路：根据选择的滤波器拓扑，设计滤波器的电路图。
这包括选择合适的元件值和计算反馈网络。
5.仿真和优化：使用电子设计自动化软件（如SPICE）对滤波器电路进行仿真，并进行优化。
通过调整元件值和拓扑结构，使得滤波器能够满足规格要求。
6.PCB设计和布局：在完成滤波器电路的设计和优化后，进行PCB设计和布局。
在布局过程中，需要考虑信号路径的长度和干扰抑制等因素。
7.绘制电路图和元件布局：最后，根据PCB设计结果，绘制滤波器的电路图和元件布局图。
这将是完整的有源滤波器设计的最终结果。
有源滤波器的设计需要理解滤波器的基本原理和电路分析技术，并且需要具备电子电路设计和PCB设计的技能。
同时，设计师还需要充分考虑电路参数的影响，如运算放大器的增益带宽积、电源电压等。
通过合理的设计和优化，可以得到满足规格要求的高性能有源滤波器。
滤波器的设计流程和工程实施方法
滤波器的设计流程和工程实施方法在电子电路设计和工程实施中，滤波器是一种重要的电路组件，用于滤除或改变信号中的特定频率成分。
滤波器的设计流程和工程实施方法对于确保电路性能和信号质量至关重要。
本文将介绍滤波器设计的基本流程和一些常用的工程实施方法。
一、滤波器设计的基本流程滤波器设计的基本流程包括需求分析、设计规范、滤波器类型选择、电路模拟和优化、电路实现和性能验证等步骤。
1、需求分析：首先需要明确设计所需的滤波器的性能要求和功能需求。
这包括滤波器的通带范围、截止频率、阻带范围、衰减等参数。
同时，还需要考虑实际应用环境和可行性。
2、设计规范：基于需求分析的结果，制定滤波器的设计规范。
这包括确定滤波器的类型（如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器）、滤波器阶数、频率响应等。
3、滤波器类型选择：根据设计规范，选择合适的滤波器类型。
不同类型的滤波器有不同的特性和适用范围。
常见的滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。
4、电路模拟和优化：使用电路模拟工具，如Spice软件，进行滤波器电路的模拟和优化。
通过调整电路参数和拓扑结构，优化滤波器的性能指标，如通带增益、截止频率、阻带衰减等。
5、电路实现：在完成电路模拟和优化后，可以选择合适的元器件和材料，开始电路实现。
这包括选择适当的电容、电感、运算放大器等，以及设计电路的布局和走线。
6、性能验证：完成电路实现后，进行性能验证和测试。
这包括测量滤波器的频率响应、阻带衰减、相移等指标，以确保滤波器达到设计要求。
二、工程实施方法除了滤波器设计的基本流程外，还有一些常用的工程实施方法值得注意。
1、工程实施经验：借鉴工程师的实施经验可以帮助设计和实施滤波器。
在设计过程中，可以参考和学习已有的成功案例和工程实践，以及通过仿真和实验来验证设计结果。
2、元器件选择：选择合适的元器件对于滤波器的性能至关重要。
根据设计要求和实际应用场景，选择适当的电阻、电容、电感和运算放大器等元器件。
窗函数法设计fir滤波器步骤
窗函数法设计fir滤波器步骤
设计FIR滤波器的窗函数法步骤如下：
1. 确定滤波器的理想频率响应：根据滤波器的要求和设计目标，确定滤波器的理想频率响应。
例如，低通滤波器的理想频率响应为在截止频率以下通过全部信号，而在截止频率以上完全阻断信号。
2. 确定滤波器的截止频率：根据滤波器的要求，确定滤波器的截止频率，即理想频率响应中的-3dB截止点。
3. 计算滤波器的长度：根据滤波器的设计要求和所选窗函数的性能，计算滤波器的长度。
滤波器的长度通常与截止频率、过渡带宽和窗函数的主瓣宽度相关。
4. 选择合适的窗函数：根据滤波器的设计要求和性能需求，选择合适的窗函数。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等。
5. 生成滤波器的理想冲激响应：根据滤波器的理想频率响应和截止频率，生成滤波器的理想冲激响应。
可以使用理想低通滤波器或频域采样方法生成。
6. 应用窗函数：将生成的理想冲激响应与所选的窗函数进行乘积，得到窗函数法设计的FIR滤波器的冲激响应。
7. 可选的调整和优化：根据需要，对生成的滤波器进行进一步的调整和优化，以满足特定的性能需求。
例如，可以通过改变窗函数的参数或使用多个窗函数的组合来调整主瓣宽度、副瓣抑制等。
8. 可选的滤波器实现：将得到的滤波器冲激响应进行频域或时域的变换，得到FIR滤波器的差分方程或频域表达式，然后进行滤波器的实现。
9. 滤波器性能评估：对设计的滤波器进行性能评估，包括频率响应、幅频特性、相位响应、群延迟等。
10. 如有需要，对滤波器的设计进行调整和优化，直至满足设计要求。
数字信号处理中的滤波器设计教程
数字信号处理中的滤波器设计教程在数字信号处理中，滤波器是一种重要的工具，用于改变信号频谱或波形，以达到滤除特定频率的噪声或增强特定频率的信号等目的。
本教程将介绍滤波器的基本概念、不同类型的滤波器以及如何设计数字滤波器。
一、滤波器的基本概念1. 什么是滤波器？滤波器是一个系统，它从输入信号中选择某个频率范围内的信号并滤除其他频率范围的信号。
滤波器可以分为模拟滤波器和数字滤波器两种类型。
模拟滤波器是基于连续时间的模拟信号处理，而数字滤波器是用于处理离散时间的数字信号。
2. 滤波器的分类根据其频率响应特点，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器允许通过低于某个截止频率的信号，而滤除高于该频率的信号。
高通滤波器则允许通过高于某个截止频率的信号，而滤除低于该频率的信号。
带通滤波器允许通过一定频率范围内的信号，而滤除其他频率的信号。
带阻滤波器则滤除一定频率范围内的信号，而允许其他频率的信号通过。
二、数字滤波器的设计1. FIR滤波器FIR (Finite Impulse Response)滤波器是一种常用的数字滤波器。
它通过有限数量的输入样本响应并产生有限数量的输出样本。
FIR滤波器的特点是稳定性好，容易设计，且可以实现线性相位响应。
2. IIR滤波器IIR (Infinite Impulse Response)滤波器是另一种常用的数字滤波器。
与FIR滤波器不同，IIR滤波器的输出不仅依赖于输入样本，还依赖于输出样本。
IIR滤波器的特点是可以实现更窄的滤波带宽和更高的滤波阶数，但相对于FIR滤波器，其设计更加复杂，并且可能产生不稳定的响应。
3. 滤波器的设计方法滤波器的设计常用的两种方法是频域设计和时域设计。
频域设计基于滤波器的频率响应，使用傅里叶变换等方法进行滤波器设计。
时域设计则基于滤波器的时间响应，使用巴特沃斯、切比雪夫等方法进行滤波器设计。
4. 滤波器设计工具为了简化滤波器的设计过程，已经开发了许多数字滤波器设计工具。
滤波器的设计方法
滤波器的设计方法滤波器的设计方法主要有两种：频域设计方法和时域设计方法。
1. 频域设计方法频域设计方法以频率域上的响应要求为基础，通过设计滤波器的频率响应来达到滤波效果。
常用的频域设计方法有理想滤波器设计、巴特沃斯滤波器设计和切比雪夫滤波器设计。
理想滤波器设计方法以理想的频率响应为基础，通过频率采样和反变换等方法来设计滤波器。
首先确定所需的频率响应曲线，然后进行频率域采样，最后通过反变换得到滤波器的时域序列。
但实际应用中理想滤波器因为无限长的冲激响应无法实现，所以需要通过截断或者窗函数等方法来实现真实的滤波器。
巴特沃斯滤波器是一种特殊的线性相位滤波器，通过在频率域上进行极点和零点的设置来设计滤波器。
巴特沃斯滤波器的设计主要分为两个步骤：首先选择通带和阻带的边缘频率以及通带和阻带的最大衰减量，然后使用双线性变换将归一化的巴特沃斯滤波器转换为实际的数字滤波器。
切比雪夫滤波器是一种用于折衷通带纹波和阻带纹波的滤波器，可以实现更尖锐的频率响应特性。
切比雪夫滤波器设计的关键是选择通带纹波、阻带纹波以及通带和阻带的边缘频率。
根据这些参数设计切比雪夫滤波器的阶数和极点位置，然后使用双线性变换将归一化的切比雪夫滤波器转换为实际的数字滤波器。
2. 时域设计方法时域设计方法以滤波器的时域响应要求为基础，通过对滤波器的脉冲响应进行设计。
时域设计方法常用的有窗函数设计和频率抽样设计。
窗函数设计方法常用于有限长度的滤波器设计。
首先根据所需的脉冲响应特性选择一个窗函数，然后将窗函数和理想滤波器的脉冲响应进行卷积，得到设计滤波器的时域序列。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。
频率抽样设计方法是时域设计方法的一种变种，通过采样一组频率响应曲线来设计滤波器。
首先选择一组抽样频率和相应的理想频率响应值，然后通过傅里叶变换和反变换将频率响应转换为时域脉冲响应序列。
最后通过插值等方法得到滤波器的离散时间序列。
综上所述，滤波器的设计方法包括频域设计方法和时域设计方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引言滤波器是一种二端口网络。
它具有选择频率的特性，即可以让某些频率顺利通过，而对其它频率则加以阻拦，目前由于在雷达、微波、通讯等部门，多频率工作越来越普遍，对分隔频率的要求也相应提高；所以需用大量的滤波器。
再则，微波固体器件的应用对滤波器的发展也有推动作用，像参数放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器等一类器件都是多频率工作的，都需用相应的滤波器。
更何况，随着集成电路的迅速发展，近几年来，电子电路的构成完全改变了，电子设备日趋小型化。
原来为处理模拟信号所不可缺少的LC型滤波器，在低频部分，将逐渐为有源滤波器和陶瓷滤波器所替代。
在高频部分也出现了许多新型的滤波器，例如：螺旋振子滤波器、微带滤波器、交指型滤波器等等。
虽然它们的设计方法各有自己的特殊之点，但是这些设计方法仍是以低频“综合法滤波器设计”为基础，再从中演变而成，我们要讲的波导滤波器就是一例。
通过这部分内容的学习，希望大家对复变函数在滤波器综合中的应用有所了解。
同时也向大家说明：即使初看起来一件简单事情或一个简单的器件，当你深入地去研究它时，就会有许多意想不到的问题出现，解决这些问题并把它用数学形式来表示，这就是我们的任务。
谁对事物研究得越深，谁能提出的问题就越多，或者也可以说谁能解决的问题就越多，微波滤波器的实例就能很好的说明这个情况。
我们把整个问题不断地“化整为零”，然后逐个地加以解决，最后再把它们合在一起，也就解决了大问题。
这讲义还没有对各个问题都进行详细分析，由此可知提出问题的重要性。
希望大家都来试试。
第一部分滤波器设计§1-1滤波器的基本概念图1图1的虚线方框里面是一个由电抗元件L和C组成的两端口。
它的输入端1-1'与电源相接，其电动势为E g，内阻为R1。
二端口网络的输出端2－2'与负载R2相接，当电源的频率为零（直流）或较低时，感抗jωL很小，负载R2两端的电压降E2比较大（当然这也就是说负载R2可以得到比较大的功率）。
但是，当电流的频率很高时，一方面感抗jωL变得很大，另一方面容抗－j/ωC 却很小，电感L上有一个很大的压降，电容C又几乎把R2短路，所以，纵然电源的电动势E g保持不变，负载R两端的压降E2也接近于零。
换句话说，R2不能从电源取得多少功率。
网络会让低频信号顺利通过，到达R2，但阻拦了高频信号，使R2不受它们的作用，那些被网络A（或其他滤波器）顺利通过的频率构成一个“通带”，而那些受网络A 阻拦的频率构成一个“止带”，通带和止带相接频率称为截止频率。
什么机理使网络A具有阻止高频功率通过的能力呢？网络A是由电抗元件组成的，而电抗元件是不消耗功率的，所以，高频功率并没有被网络A吸收，在图一所示的具体情况中，它有时贮存于电感L的周围，作为磁能；在另一些时间，它又由电感L交还给电源。
如果L和C都是无损元件（即它们的电阻等于零），那么，高频功率就是这样在电感与电源之间来回交换，丝毫不受损耗，这就是电抗滤波器阻止一些频率通过的物理基础。
从这个意义来说，我们可以认为滤波器将止带频率的功率发射回电源去，同时也是因为这个关系，在止带内滤波器的输入阻抗是纯电抗性的。
图一的网络A是一个很简单的滤波电路，它的滤波效能是比较低的，在许多场合下，往往不能满足技术上的要求，而不得不采取更复杂的电路结构。
然而，不管电路结构如何复杂，滤波作用的物理根源还是和前面所说的完全一样。
滤波作用是滤波网络所具有的内在特性，但滤波网络所能起到的作用还受外界因素（电源内阻R1和负载电阻R2）的影响。
滤波效能首先决定于滤波器的内在特性（这是主要的），同时还决定于滤波器的外加阻抗（这也是不可忽略的）。
那么，滤波器效能是用什么来衡量的呢？图二(a)表示一个电源，它的电动势为Eg，内阻为R1。
设负载为R2，则当负载直接与电源相接时，它所能吸收的功率P02为：现在我们将滤波器A接于电源与负载之间，如图二(b)所示，由于滤波器的特性，当电源频率变化时，出现于R2两端的压降E2是不同的，即R2从电源所取得的功率在不同频率上是不等的。
用分贝来表示的P02与P2的比值称为插入损耗L i：(1)(a)(b)图2插入损耗L i是衡量滤波器效能的一个参数。
根据上面的讨论，显然可见，一个良好的滤波器的插入损耗在通带内应该比较低，而在止带内应该比较高。
理想的滤波器的插入损耗在通带内应该等于零，而在止带内应该是无穷大。
插入损耗是普通滤波器常用的参数。
滤波网络具有的阻抗变换特性不难使负载R2在整个通带内与电源达成匹配。
这时，负荷所吸收的功率将超过P02，而使L i取得负值。
根据R1和R2的比值不同，L i的这个负值也不一样。
因此，插入损耗L并不是一个很方便的比较基准。
为了避免这种困难，人们还提出另外一个参数，它以电源所能供给的最大功率P0为基准。
从电工基础我们知道：P1与P0的比值，如以分贝来表示，称为变换器损耗L A（TransducterLoss）:根据以上给出的种种关系，可以算出：(2)从上式显然可见，当R2＝R1时，变换器损耗就是插入损耗。
有些参考书上，这两者是混为一谈的。
必须注意，在(2)式中，当频率变化时，P2是跟着变化的。
在理想的情况下，滤波器的变换器损耗L A在通带内应该是零，而在止带内则应该具有比较大的数值。
根据滤波器的具体电路结构，变换器损耗与频率保持有各种不同的关系。
图三给出四种典型关系，在这些图中，横坐标表示频率ω，纵坐标表示变换器损耗L A。
(a)表示有关器件顺利通过低于ω的频率，而阻碍高于ω1的频率通过；这样的器件称为低通滤波器（LP－LowPass）。
(b)的情况正好相反，称为高通滤波器（HP－HighPass）。
(c)表示有关器件顺利通过ω1至ω2之间的频率，对于低于ω1或高于ω2的频率都阻碍它们通过；这样的器件称为带通滤波器（BP-BandPass）。
(d)是(c)的对立面，它阻止ω1至ω2之间的频率通过，称为带阻滤波器（BS－BandSuppress）。
这些不同的频率特性取决于电路的具体结构，图四给出以上四种滤波器的基本结构形式，各个元件的数值是和变换器衰减的频率特性以及所接负载密切联系着的。
骤然看来，这四种电路结构是很不相同的，似乎各自应有各自的设计方法。
其实不然，通过一些数学方法，人们可以把这四种滤波器电路结构完全统一起来，这里用到的数学方法叫作“频率变换”。
应用频率变换法，其它三种滤波器都可以看作低通滤波器；在设计时，先从它对应的低通滤波器着手（因为这样简单得多），在获得低通滤波器的设计数据以后，再用频率变换法，求得所要设计的滤波器的数据。
因为这个关系，满足设计技术要求的低通滤波器称为“母型滤波器”或“原型滤波器”（prototype)。
图3图4上面提出了衡量滤波器效能的参数－－变换器损耗L A，但是，效能好坏的准则又是什么呢？在实际滤波器中，变换器损耗的频率特性往往不像图三那样理想。
首先，从通带过渡到止带，L A是慢慢增加的，所以，衡量滤波器效能好坏的有关标准是：从通带过渡到止带时，L A曲线的上升要陡峭。
其次在通带内，变换器损耗不是完全不存在的，一方面因为构成滤波器的元件多少总带有一点损耗，如电感中的电阻，电容中的漏阻等。
另一方面，由于设计上的考虑，有时故意要L A在通带内不能完全为零。
故衡量滤波器效能的另一准则是：在L A曲线从通带过渡到止带的上升程度相同的情况下，L在通带内的大小究竟怎样。
对以上两点的要求越高，滤波器所需用的元件越多，这将带来生产工作和造价的增加。
所以，对于实际设计，应根据具体情况进行全面的考虑，只要滤波性能能够满足所提出的要求，那便没有追求L A曲线上升过分陡峭的必要。
问题在于能够完成任务，这也就是我国老话“杀鸡用不着牛刀”的意思。
第一部分滤波器设计§1-2滤波器设计的两种出发点滤波器的设计当前有两种不同的出发点。
一种称为镜象参数法。
它以滤波网络的内在特性为根据。
是人们一向用来设计滤波器的老办法。
这种方法的特点是:根据滤波网络的具体电路,用分析的方法推算出变换器损耗的特性。
然后再将这些具体电路拼凑起来,使总的LA特性满足所需要的技术要求。
用这种方法设计出来的滤波器一般为K式滤波器和m式滤波器等。
这种方法的优点是理论根据简单。
它的缺点是在分析过程中没有考虑外接负载的影响,故在具体的设计要求提出后,需要反复试探,才能得到设计结果;这对于缺乏经验的工作人员来说,是颇费时间的。
另一种方法从插入损耗入手,它是近年来应用的很多的设计方法。
这种方法的特点是:根据所提出的技术要求,决定插入损耗Li(在R2=R1时也就是娈换器损耗L A)与频率ω的函数关系,然后根据这个函数关系,应用网络理论综合出具体的电路结构。
所以这种方法和前面的一种方法正好是相反的;这种方法根据要求推求电路,而镜象参数法则是应用已知的特性电路拼凑出满足要求的结构。
这种方法的优点是设计准确,而且设计是已经考虑到外接负载的影响,无需经过多次试探的手续。
它的缺点是需要用到比较难深的网络理论。
但是,这个缺点是可以弥补的,因为只要一当把满足各种要求的母型滤波器设计出来以后,后来的设计手续变成了简单的查表读图和应用浅近数学方法换算数据,从实用角度来说比镜象参数法还要简单得多。
第一部分滤波器设计§1-3综合法滤波器引言--恩格斯说过:“没有分析就没有综合”。
要讨论综合法滤波器就需要从分析滤波器入手。
综合法滤波器设计又名插入损耗法。
这就是说插入损耗是该设计法的核心。
现在需要弄清楚什么是网络分析和什么是网络综合?①网络分析--给出一个具体网络,要我们求出这个网络的传递函数。
②网络综合--它是网络分析的逆过程。
给出一个具体的传递函数,要我们求出这个网络的电路形式和各种元件的数值。
网络综合的确比分析一个具体电路要复杂得多。
而且涉及的数学公式又多又难。
但是它又是一个把数学用于工程问题的一个极好例子。
所以我们还是决定详细地讲一讲。
我们相信这会对同学们有好处的。
(一)二端对网络的电压传递函数工程设计中遇到的实际电路,大多可以用图五所示的二端对网络来表示。
图五的左方代表一个实际的电压源,E g是它的电动势,R1是它的内阻。
右边的R2代表负载。
根据问题的不同R1和R2可以取得种种不同的数值,因为人们需要解决的实际问题是多种多样的。
图5这样的两端对网络主要是用作传输系统。
既然如此,人们首先注意的问题是:它在外力作用下,输出端会产生什么效果。
譬如说,当输入端1-1'加上激励电压E g,或送进激励电流I1时,接于网络输出端2-2'的端载R2上的电压E2或流过R2上的电流I2都是很重要的响应,我们把E g/E2之比称为传递函数。
学过两端对网络理论,我们当然就希望用网络理论来推导这个电压传递函数。