一種濾波器的設(shè)計方法

楊井勝+陳潔

摘要：本文主要討論了廣泛介紹器應(yīng)用于模擬電路中的切比雪夫濾波器LC濾波器的設(shè)計方法?；谏鲜鲇懻摚脭?shù)學(xué)理論方法與ANSOFT DESIGNER仿真設(shè)計工具分別設(shè)計了一個高通切比雪夫濾波器，并對兩種設(shè)計方法進行了測試分析，通過具體實現(xiàn)驗證了設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：理論；仿真；濾波器；設(shè)計

中圖分類號：TM461 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0171-03

Abstract：The paper mainly discuss the design method of Chebyshev and LC filter that abroadly applied at analog circuit ，we design a High-pass filter using the method of mathematical theory and design instrument of ANSOFT DESIGNER based on the theory above ， and analyze the two design methods.

Key Words：Theory；Simulate；Filter ；Design

濾波器是許多模擬射頻電路與系統(tǒng)的設(shè)計問題的中心。濾波器可以被用來區(qū)分不同頻率的信號，實現(xiàn)各種模擬信號的處理過程，因而在現(xiàn)代模擬射頻電路與系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

濾波器按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以有不同的分類，所有的分類方法都是依照個人應(yīng)用需求而定的。在目前的電路系統(tǒng)中，由于LC濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，性能穩(wěn)定的優(yōu)點，因而得到了廣泛應(yīng)用。但是，因為LC濾波器是基于集總元件而構(gòu)建的，所以在設(shè)計與調(diào)試過程中存在不少的困難，本文是以濾波器設(shè)計理論為依據(jù)，用ANSOFT DESIGNER設(shè)計工具為平臺，設(shè)計了一個高通的切比雪夫濾波器，并就加以比較驗證。

使用Ansoft Designer進行的濾波器設(shè)計[4]，得到的切比雪夫濾波器電路如圖2（與運算的電路參數(shù)相比，電感與電容值只有很小的差別，可以說基本上是一致的，后面的測試分析也說明了這一點）。

現(xiàn)對濾波器進行了相應(yīng)的優(yōu)化，此電路選定了濾波器的電容參數(shù)為51P，電感量為 0～100nH可以調(diào)節(jié)，依據(jù)濾波器性能指標(biāo)要求，用Ansoft Designer進行優(yōu)化仿真，優(yōu)化過程是為了調(diào)整電感量來達到設(shè)計的要求，調(diào)整過程如下：

（1）設(shè)定電容為恒定值51P，電感調(diào)整為70nH--不滿足設(shè)計要求。如圖3。

（2）設(shè)定電容為恒定值51P，調(diào)整電感為85nH和94nH（之間） -----滿足設(shè)計要求。如圖4、5。

2 設(shè)計結(jié)果及性能評價

（1）理論分析與Ansoft Designer分析設(shè)計的結(jié)果進行了電路仿真驗證，結(jié)果如圖6、圖7。

（2）實際電路調(diào)試與測量結(jié)果如圖8（矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試結(jié)果）：

通過實際調(diào)試測試與前面軟件分析結(jié)果可以看出，切比雪夫響應(yīng)濾波器對于元件參數(shù)的變化不敏感[5]，濾波電路且兼具良好的選擇性，設(shè)計出來的濾波器特性通過稍微的調(diào)整就能很好的滿足設(shè)計指標(biāo)的要求。我們通過對實際電路的測試可以發(fā)現(xiàn)，濾波器的特性與仿真出來的結(jié)果基本吻合，因此，驗證了前面運算及仿真過程的正確性[6]。

3 結(jié)語

作為現(xiàn)代射頻模擬電路中最重要的無源器件之一，濾波器的使用越來越頻繁，所以，掌握濾波器的設(shè)計對于模擬射頻工程師而言有著重大的意義。

通過本文的理論分析，對濾波器的設(shè)計流程進行詳細的論述，并通過軟件進行濾波器輔助設(shè)計和優(yōu)化，使設(shè)計過程更加簡化，同時對相關(guān)濾波器設(shè)計提供參考和借鑒。

參考文獻

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