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。
Add Stop Band Zeros:添加阻带零点,Butterworth and Chebyshev I 才有添加阻带零点
的选项,这种滤波器已经不再是严格意义上的 Butterworth and Chebyshev 滤波器。
注释:Resonator 谐振器:仅在设计没有阻带的带通滤波器时才有此选项,即 Gaussian, Bessel,
Butterworth, and Chebyshev I。
Balance :电路中没有全通级存在的时候才有此选项,选择此选项将显示均衡滤波器拓
图 2:电路图
扑。均衡滤波器的概念
Digs:元件值的参数的有效位数
Fit :使电路在当前窗口以合适的尺寸显示
注释:Freeze 复制在所选择时刻的图形数据
图 3:频率响应
Limits :激活图形显示控制面板,改变图形显示的坐标
Magnitude 幅度:显示幅频响应
dB:选择此选项将以 dB 为单位显示幅频响应而不是数学单位
Phase 相位:显示频率相位响应
Deg :选择此选项将以角度的单位显示相位而不是弧度。
Group Delay 群延迟:显示频率群延迟响应。
将光标移动到图形任意位置处单击鼠标左键将显示该时刻或位置处的参数,单击右键将
此时刻或位置处的值永久显示在图形上,再次单击右键将取消显示。
注释:Text:以文本形式显示时间数据。
图 4:时域响应
Step:绘制阶跃响应,不用于用户数据分析。
Impulse 脉冲:Check to plot the step response. Not displayed for user data analysis
Ramp:Check to plot the step response. Not displayed for user data analysis
图 5:输入阻抗
图 6:反射系数
图 7:传输函数
注释:Vector 向量,矢量:复制传输函数的分子分母,并以向量的形式放置在 windows 的
剪贴板中用于其他应用。
Stan:显示传输函数的标准形式。
Casc:Cascade 串联级联,即以级联的形式显示传输函数,这对于有源滤波器的设计
是有用的。
Para:parallel 并联,即以并联的形式显示传输函数,这对于有源滤波器的设计是有
用的。
Sig Dig:输入用于显示传输函数中的数字的位数
Prototype 原型,标准:显示原型传输函数。
传输函数的表示形式:
标准形式与传输函数原型的区别:
图 8:零极点图
注释:Zoom 缩放:选择缩放模式,再次选中 Zoom 取消缩放模式的选择。在缩放模式中,
单击鼠标左键放大,单击鼠标右键缩小。用“Limits”恢复到原来的图形规模。
Drag 拖曳,拖:选择拖动模式,再次选中 Drag 取消拖动模式的选择。在拖动模式中,
用光标拖动整个平面,用“Limits”恢复到原来位置。
Polar:仅连续的传输函数和反射系数有此选项。以极坐标的形式显示图形。并以 Wo
and Q 作为坐标。
RTU:Real Time Update.实时更新,连续的数字传输函数图才有此选项。 选择此
选项将导致其他的图形显示实时更新,而零点和极点是手动操作的。
Prototype 原型:仅连续传输函数图才有此选项,显示原型零点和极点,只有双工器
的原型零点和极点才会显示。原型零点和极点:
双工器:
(2)5 阶切比雪夫 1 型带通滤波器添加阻带陷波点
图 1:参数设置
添加阻带陷波点的方法:单击主页面的 Add Stop Band Zeros,出现如下图设置面板
选择 Auto Sequence,将出现如下界面
(A)其中自动添加阻带陷波点的方式有两种:①Ratio 计算方法为,一对陷波点之间的频
率间隔与通频带宽度的比值并且陷波点对称出现在通频带两侧的截止频带中,例如本例中,
通频带宽度为 50MHz,添加零点时选择自动添加,并选择 ratio 方式,并输入 1.2,则将在
470MHz 处 , 530MHZ 处 出 现 陷 波 点 , 仿 真 结 果 如 下 图 :