《射頻濾波器設計》ppt課件-全文預覽
【正文】 并聯(lián)電容。通過考察圖 Ω 到實際頻率 ω的映射關系。這種映射可以通過以下變換實現(xiàn)：映射使得高通濾波器的實際截止頻率為 ω ＝ 177。 ●阻抗變換 ：將標準信號源阻抗 g0和負載阻抗 g(N+1) 變換為實際的源阻抗 RG和負載阻抗 RL 。特定濾波器的實現(xiàn)四、標準低通濾波器設計的反歸一化 為了得到實際的濾波器，我們必須對前面討論的參數(shù)進行反歸一化以便滿足實際工作頻率和阻抗的要求。切比雪夫濾波器的衰減曲線具有最陡峭的斜率，線性相移巴特沃斯濾波器的衰減曲線則最平緩。其中電感和電容值可由表 ，表 ，它們分別為： ●標準巴特沃斯濾波器： L1=L2=1H． C1=2F ●線性相移巴特沃斯濾波器： L1=， C1=， L2＝ ●3dB波紋切比雪夫濾波器： L1＝ L2＝ ． C1= ●信號源及負載阻抗： Rc＝ RL=1Ω由電路圖可見，在直流狀態(tài)下，電感相當于短路而電容相當于開路。對于較高的歸一化頻率 Ω 187。通過適當選擇系數(shù) a ，可以控制切比雪夫濾波器通帶內波紋的幅度。特定濾波器的實現(xiàn)例如：若需要波紋值為 ，則必須取 a＝ () ＝ 。相應的群時延 tg是：前兩個切比雪夫多項式分別為常數(shù)和線性函數(shù)、后二個切比雪夫多項式分別為二次、三次和四次函數(shù)，一階至四階切比雪夫多項式的圖形如右圖。 然而到目前為止，我們對此濾波器的相位響應仍一無所知。已知 Ω =1是 3dB截止頻率點，因此可由右圖的衰減曲線確定濾波器的階數(shù)。一般歸一化低通濾波器的兩種可行結構如圖 ，其中 RG＝ 1, 電路元件值的編號是從信號源端的 g0一直到負載端的 gN+1。 低通濾波器的插入損耗可由損耗因數(shù)確定： 其中 Ω 是歸一化頻率， N是濾波器的階數(shù)。? 偏離諧振狀態(tài)時，式中第一項對損耗值有明顯的影響。損耗可以歸結為由外接電阻 R5單獨產生，內部電阻 R單獨產生或它們共同產生。由此圖可以估算出濾波器的諧振頻率 fo大約是 ，精確值為由圖可見帶通濾波器在其諧振點處具有最小衰減，而且其阻帶到通帶的過渡非常緩慢 . 諧振器和濾波器的基本結構若將申聯(lián)電路替換為并聯(lián)電路（如圖所示），則只需用 1／ y替換公式中的 Z就可以得到：對于儲能系統(tǒng)或 LC網絡，用品質因數(shù)來計算濾波器的 3dB通帶或阻帶的帶寬：品質因數(shù)描述了持定諧振電路結構的重要內在特征 —— 能耗。圖 結構濾波器電路圖 諧振器和濾波器的基本結構? 例題 ? 設帶通濾波器的 Zl=ZG＝ 50Ω ， L＝ 5nH，R=20 Ω ,c＝ 2PF。變換為： 其中 fc是濾波器的中心頻率或諧振頻率。由于濾波器的衰減特征是根據(jù)它與歸一化頻率的對應關系畫出的，所以其中心頻率 fc被歸一化為 Ω ＝ 1，而 3dB上、下邊頻對稱于該中心頻率。 帶寬： 對于帶通濾波器，帶寬的定義是通帶內對應于 3dB衰減量的上邊頻和下邊頻的頻率差：矩形系數(shù)： 矩形系數(shù)是 60dB帶寬與 3dB帶寬的比值，它描述了濾波器在截止頻率附近響應曲線變化的陡峭程度： 阻帶抑制 ：在理想情況下，我們希望濾波器在阻帶頻段內具有無窮大的衰減量。由于橢圓函數(shù)濾波器設計在數(shù)學上的復雜性，我們將不再做進一步的討論 諧振器和濾波器的基本結構二、重要參數(shù)：BF插入損耗：插入損耗定量地描述了功率響應幅度與 o dB基準的差值。 切比雪夫濾波 器 具有較好的陡峭過渡衰減曲線，但通帶內的衰減曲線有某種程度的起伏，或者說波紋。 其中參數(shù) Ω ＝ ω /ω c 為相對于角頻率 ω c的歸一化頻率 對于低通和高通濾波器 ω c是截止頻率，對于帶通和帶阻濾波器 ω c是中心頻率。掌握將標準最大平滑二項式或切比雪夫低通濾波器變換為符合要求的特定濾波器的方法，研究如何用分布參數(shù)元件實現(xiàn)這些濾波器的方法。高通濾波器的特征恰好相反，此時低頻信號分量的衰減很大，即低頻信號分量的輸出幅度下降了，當信號頻率超過特定的截止頻率后，信號則以很小的衰減量從輸入端口傳輸?shù)捷敵龆丝?。低通濾波器允許低頻信號以很小的衰減量從輸入端口傳輸?shù)捷敵龆丝?，當信號頻率超過特定的截止頻率后，信號的衰減量將急劇增大，從而使輸出端口的信號幅度下降。? 然后，引入幾種最基本的、多節(jié)低通濾波器結構，即已有設計參數(shù)表的所謂最大平滑二項式 (巴特沃斯 )濾波器和等波紋 (切比雪夫 )濾波器。 如右圖歸納出了四種濾波器的衰減系數(shù)與歸一化角頻率的關系。 遺憾的是，若想在通帶和阻帶之間實現(xiàn)陡峭的過渡衰減變化，需要使用很多元件。 橢圓函數(shù)濾波器 在通帶與阻帶間的過渡變化最陡峭，但代價是其通帶和阻帶內均有波紋。其中， PL是濾波器向負載輸出的功率， Pin是濾波器從信號源得到的輸入功率， |Γin|是從信號源向濾波器看去的反射系數(shù)。 諧振器和濾波器的基本結構? 上述濾波器參數(shù)都可以通過如圖 減曲線來說明。通過下例說明 諧振器和濾波器的基本結構如右圖為有載濾波器：輸人端口與信號源相連，輸出端口與負載相連 此時功率損耗通常被認為是外接負載上的功率損耗和濾波器本身功率損耗的總和，品質因數(shù)稱為有載品質因數(shù) QLD.，如果對有載品質因數(shù) QLD取倒數(shù)，可以得到：? 由于總功耗包含濾波器的功耗以及外接負載的功耗，上式可以簡化為：其中， QF為濾波器的固有品質因數(shù)， QE為外部品質因數(shù)。 諧振器和濾波器的基本結構 帶通和帶阻濾波器 帶通濾波器可以采用串聯(lián)或并聯(lián)結構的 RLC電路構成。以 dB表示的濾波器衰減曲線 濾波器衰減曲線和相位曲線己標在圖。在有載情況時．以三種品質因數(shù)分析，以連接了源內阻 Rc和負載電阻 RL的串聯(lián)諧振電路，即帶通濾波器為例，把上述兩個電阻合在 — 起構成如圖 。 例如，串聯(lián)諧振電路的阻抗可以表示為：并聯(lián)諧振器導納為：現(xiàn)在研究如下情況： 如
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