第 28 卷第 3 期 2 01 0 年 6 月 凯里学院学报
J ou rn al o f Kai li U ni vers it y
V ol . 2 8 N o. 3
J un . 2 01 0
切比雪夫带通滤波器的设计
王利众
( 中央民族大学信息工程学院, 北京 1 00 08 1)
摘 要: 采用切比雪夫型滤波器设计了一个 50 ~ 60 M H z 的带通滤波器, 并给出测试结果. 关键词: 滤波器; 切比雪夫; 带通
论文编码: Doi: 1 0. 396 9/ j. is sn . 167 3 - 9 329. 2010 . 03. 08
0 引言
任何电子通信系统的频谱都由无限多的频率 分量组成, 这些分量包括各次谐波和混叠分量, 所 以必须使用滤波技术加以抑制. 在电路中所采用的 滤波器可以是低通滤波器也可以是带通滤波器, 带 通滤波器的通带宽度由工程需要来确定. 在滤波器 的设计中, 通常是先综合设计低通原型滤波器, 然 后再由低通原型滤波器借助频率变换原理, 通过网 络变换得到所需要的带通滤波器.
为了简化滤波器的设计, 通常将低通原型滤波 器的阻抗和频率作归一化处理. 在工程计算中, 查 表得到的是频率和阻抗都已经归一化了的元件值, 要标定成实际需要的截止频率和负载电阻时的元 件值, 可由以下公式算出[ 1] :
R = R’ RL ,
L L = L’, (J)c
C =
(J)c R L C’,
(J)= Q (J)c .
( 1 ) ( 2 ) ( 3 )
就是设计低通滤波器所用的综合标定公式. 最常用 的低通原型滤波器有 3 种: 巴特沃斯型; 切比雪夫 型; 椭圆函数型, 即考尔低通响应. 若将低通原型滤 波器以上特性的频率变量经过适当的变换, 就可以 得到一个以新的频率为变量的衰减特性, 用它们可 以表示带通滤波器[ 1] .
1 切比雪夫型带通滤波器的设计
下面所给出的带通滤波器应用于某雷达中频 电路 中, 其 具 体 指 标 要 求 如 下: ( 1 ) 通 带 50 ~ 60 M H z; ( 2 ) 输入输出阻抗均为 50 Q ; ( 3 ) 通带纹 波小于 0. 1 d B, 阻带衰减大于 50 dB.
该 50 ~ 60 M H z 带通滤波器采用的形式为 5 阶切比雪夫响应滤波器, 其电路原 理图如图 1 所 示.
( 4 )
图 1 50 ~ 60 M H z 带通滤波器原理图
在以上各式中, 带! 撇∀ 的量表示归一化元件 [ 1]
通过查表计算 及计算机优化设计, 得到的各 的值, 不带! 撇∀ 的量为实际值, RL 为负载电阻的实
L , C 元件数值如表 1 所示. 际值, (J)c 为截止频率, Q 为归一化频率. 式( 1) 至( 4 )
表 1 50~ 60 M H z 带通滤波器 L , C 元件值 L 31 1. 7 38 9电容/ pF
L 120 . 1 23 8L 21 2 07 . 42 8 6
1 2 07 . 4 28 62 0. 12 3 8
L 4L 5C142 0C27C372 0C 47C542 0 这里, 我们所采用的滤波器计算机辅助优化设 计软件为美国 EES O F 公司的软件 T ouch st on e. 该
收稿日期: 2009 - 12 - 31
基金项目: 中央民族大学 2008 年度青年教师科研基金项目( 08Q N A 31) .
作者简介: 王利众( 1968 - ) , 男, 河北石家庄人, 中央民族大学信息工程学院高级工程师, 博士, 主要研究方向为通信及雷达技术.
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软件可以进行放大器、滤波器、混频器以及多端口 网络的优化设计. 图 2 给出了用 T ouch st on e 优化 设计的 50~ 60 M H z 带通滤波器的频率响应曲线. 图中带锯齿状的那一条曲线表示输入端口的反射 系数, 另外一条表示的是滤波器输入端口到输出端 口的传输系数.
2 结论
图 2 5 0~ 6 0 M H z 带通滤波器频率响应曲线
由于理论设 计中的 L , C 元件 数值都 是计算
值, 在实际制作中不一定可以找到合适的器件, 所 以计算所得的非标称值的电容, 可使用数值接近的 标称值电容来代替. 为了抵消电容数值的改变所带 来的影响, 可修改与电容谐振的电感的数值, 使修 改后的电感和电容仍然谐振在中心频率上, 因为电 感是用缠绕线圈的方法实现的, 所以电感的数值比 较容易调整到需要的数 值上. 对于 数值很小的电 容, 若不能找到与它接近的标称值电容, 则可以使 用可调电容来实现. 制作滤波器的电容最好使用云 母电容, 因为云母电容精确度较高, 温度特性也比 较好. 电感可用漆包线绕在小磁环上制成, 这样获 得的 Q 值较高.
参考文献:
[ 1 ] 成都电讯工 程学院七系编. L C 滤波 器和螺旋 滤波器的
设计[ M ] . 北京: 人 民邮电出版社, 19 78 . [ 2 ] 吴 万春等. 现代微 波滤 波器 的结构 与设 计[ M ] . 北 京: 科学出版社 , 19 73 . [ 3 ] 黄 席椿, 高顺泉. 滤波器综合法 设计原 理[ M ] . 北京: 人
民邮电出版 社, 19 78 . [ 4 ] 丁 鹭飞. 雷 达原理 [ M ] . 西 安: 西安 电子 科技 大学 出版
社, 19 97 . [ 5 ] 赵 国庆. 雷 达对抗 原理 [ M ] . 西 安: 西安 电子 科技 大学
出版社, 19 99 .
[ 责任编辑: 孟立霞]
The design of Chebyshev band - pass filter
W A N G L i - zh on g
( Inf o rmat io n Eng ine eri ng Co l leg e , M inz u Uni ve rsi ty o f Chi na , B eij ing 100081, Chi na)
Abstract: U sin g Ch eby sh ev f ilter design s a 50~ 60 M H z b an d - p ass f ilt er, th e t est ing resu lt is also given.
Key words: f ilter; Cheb ys hev; b an d - pas s
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第 28 卷第 3 期 2 01 0 年 6 月 凯里学院学报
J ou rn al o f Kai li U ni vers it y
V ol . 2 8 N o. 3
J un . 2 01 0
切比雪夫带通滤波器的设计
王利众
( 中央民族大学信息工程学院, 北京 1 00 08 1)
摘 要: 采用切比雪夫型滤波器设计了一个 50 ~ 60 M H z 的带通滤波器, 并给出测试结果. 关键词: 滤波器; 切比雪夫; 带通
论文编码: Doi: 1 0. 396 9/ j. is sn . 167 3 - 9 329. 2010 . 03. 08
0 引言
任何电子通信系统的频谱都由无限多的频率 分量组成, 这些分量包括各次谐波和混叠分量, 所 以必须使用滤波技术加以抑制. 在电路中所采用的 滤波器可以是低通滤波器也可以是带通滤波器, 带 通滤波器的通带宽度由工程需要来确定. 在滤波器 的设计中, 通常是先综合设计低通原型滤波器, 然 后再由低通原型滤波器借助频率变换原理, 通过网 络变换得到所需要的带通滤波器.
为了简化滤波器的设计, 通常将低通原型滤波 器的阻抗和频率作归一化处理. 在工程计算中, 查 表得到的是频率和阻抗都已经归一化了的元件值, 要标定成实际需要的截止频率和负载电阻时的元 件值, 可由以下公式算出[ 1] :
R = R’ RL ,
L L = L’, (J)c
C =
(J)c R L C’,
(J)= Q (J)c .
( 1 ) ( 2 ) ( 3 )
就是设计低通滤波器所用的综合标定公式. 最常用 的低通原型滤波器有 3 种: 巴特沃斯型; 切比雪夫 型; 椭圆函数型, 即考尔低通响应. 若将低通原型滤 波器以上特性的频率变量经过适当的变换, 就可以 得到一个以新的频率为变量的衰减特性, 用它们可 以表示带通滤波器[ 1] .
1 切比雪夫型带通滤波器的设计
下面所给出的带通滤波器应用于某雷达中频 电路 中, 其 具 体 指 标 要 求 如 下: ( 1 ) 通 带 50 ~ 60 M H z; ( 2 ) 输入输出阻抗均为 50 Q ; ( 3 ) 通带纹 波小于 0. 1 d B, 阻带衰减大于 50 dB.
该 50 ~ 60 M H z 带通滤波器采用的形式为 5 阶切比雪夫响应滤波器, 其电路原 理图如图 1 所 示.
( 4 )
图 1 50 ~ 60 M H z 带通滤波器原理图
在以上各式中, 带! 撇∀ 的量表示归一化元件 [ 1]
通过查表计算 及计算机优化设计, 得到的各 的值, 不带! 撇∀ 的量为实际值, RL 为负载电阻的实
L , C 元件数值如表 1 所示. 际值, (J)c 为截止频率, Q 为归一化频率. 式( 1) 至( 4 )
表 1 50~ 60 M H z 带通滤波器 L , C 元件值 L 31 1. 7 38 9电容/ pF
L 120 . 1 23 8L 21 2 07 . 42 8 6
1 2 07 . 4 28 62 0. 12 3 8
L 4L 5C142 0C27C372 0C 47C542 0 这里, 我们所采用的滤波器计算机辅助优化设 计软件为美国 EES O F 公司的软件 T ouch st on e. 该
收稿日期: 2009 - 12 - 31
基金项目: 中央民族大学 2008 年度青年教师科研基金项目( 08Q N A 31) .
作者简介: 王利众( 1968 - ) , 男, 河北石家庄人, 中央民族大学信息工程学院高级工程师, 博士, 主要研究方向为通信及雷达技术.
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软件可以进行放大器、滤波器、混频器以及多端口 网络的优化设计. 图 2 给出了用 T ouch st on e 优化 设计的 50~ 60 M H z 带通滤波器的频率响应曲线. 图中带锯齿状的那一条曲线表示输入端口的反射 系数, 另外一条表示的是滤波器输入端口到输出端 口的传输系数.
2 结论
图 2 5 0~ 6 0 M H z 带通滤波器频率响应曲线
由于理论设 计中的 L , C 元件 数值都 是计算
值, 在实际制作中不一定可以找到合适的器件, 所 以计算所得的非标称值的电容, 可使用数值接近的 标称值电容来代替. 为了抵消电容数值的改变所带 来的影响, 可修改与电容谐振的电感的数值, 使修 改后的电感和电容仍然谐振在中心频率上, 因为电 感是用缠绕线圈的方法实现的, 所以电感的数值比 较容易调整到需要的数 值上. 对于 数值很小的电 容, 若不能找到与它接近的标称值电容, 则可以使 用可调电容来实现. 制作滤波器的电容最好使用云 母电容, 因为云母电容精确度较高, 温度特性也比 较好. 电感可用漆包线绕在小磁环上制成, 这样获 得的 Q 值较高.
参考文献:
[ 1 ] 成都电讯工 程学院七系编. L C 滤波 器和螺旋 滤波器的
设计[ M ] . 北京: 人 民邮电出版社, 19 78 . [ 2 ] 吴 万春等. 现代微 波滤 波器 的结构 与设 计[ M ] . 北 京: 科学出版社 , 19 73 . [ 3 ] 黄 席椿, 高顺泉. 滤波器综合法 设计原 理[ M ] . 北京: 人
民邮电出版 社, 19 78 . [ 4 ] 丁 鹭飞. 雷 达原理 [ M ] . 西 安: 西安 电子 科技 大学 出版
社, 19 97 . [ 5 ] 赵 国庆. 雷 达对抗 原理 [ M ] . 西 安: 西安 电子 科技 大学
出版社, 19 99 .
[ 责任编辑: 孟立霞]
The design of Chebyshev band - pass filter
W A N G L i - zh on g
( Inf o rmat io n Eng ine eri ng Co l leg e , M inz u Uni ve rsi ty o f Chi na , B eij ing 100081, Chi na)
Abstract: U sin g Ch eby sh ev f ilter design s a 50~ 60 M H z b an d - p ass f ilt er, th e t est ing resu lt is also given.
Key words: f ilter; Cheb ys hev; b an d - pas s
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