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摘要在模拟信号的处理中，滤波器起着重要的作用，一个好的滤波电路对一个产品的整个性能有着重要的影响。
然而用传统的方法设计无源的高阶的滤波电路，不仅耗时，计算也比较复杂。
因此本文在总结传统方法的基础上，运用计算机进行辅助设计，不仅省时，而且效率高。
本文对无源低通椭圆滤波器进行了研究。
首先阐述了滤波器设计的理论，在此基础上，了解了常用的滤波器的原理和结构。
接着根据椭圆滤波器的结构和原理，得出了理论上的椭圆滤波器。
然后分别利用滤波器设计软件Filter Solutions和MATLAB软件对椭圆滤波器进行设计和仿真。
在比较两者优点的基础上，对设计出的电路进行了改进。
最后，对仿真后的电路，利用PROTEL 99SE画出电路的原理图，生成PCB板，并对元器件的值进行了修正，以便在实际中选择元器件。
对焊接好的电路，进行了测试，结果表明设计出的椭圆滤波器符合规定的设计要求。
关键词：滤波器，传递函数，椭圆函数AbstractThe filters play the vital role in processing analog signals. A good filter circuit has important influence on the whole performance of a product. However, in traditional methods, designing the passive and higher-order filter circuits wastes a great deal time and the computation is quite complex. Therefore, on the basis of summarizing traditional methods, this paper proposes the novel method which uses computers to aid design. The method makes time saved and efficiency improved.In the paper, the passive low pass elliptic filter is studied. Firstly, the theory about filter design is explained, and usual filters are introduced. On the basis of understanding structure and principle of the elliptic filter, the elliptic filter is theoretically designed.And then separately in the light of filter design software-Filter Solution and MATLAB, elliptic filter is realized and simulated. According to their respective advantage, designed circuit is improved.Finally, Schematic and PCB of designed circuit are charted by using Protel 99. In order to choose proper components, the values of components are amended. And sealed circuit is tested. The result has indicated that proposed elliptic filter satisfies design demands.Keywords: filters; transfer function; elliptic function目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................................... I I 目录.. (III)第一章绪论 (1)1.1滤波器的发展 (1)1.2椭圆滤波器课程设计的现实意义 (2)1.3本课程设计的主要工作 (2)第二章滤波器的理论 (3)2.1滤波器的概念 (3)2.1.1滤波网络及转移函数 (3)2.2滤波器的分类 (4)2.3相位函数和时延函数 (7)2.4有源滤波器 (8)2.4.1有源滤波器的设计 (9)2.5无源滤波器 (10)2.5.1理想低通无源滤波器 (10)2.5.2 巴特沃思和切比雪夫滤波器 (11)2.5.3椭圆滤波器 (12)2.6小结 (13)第三章无源低通椭圆滤波器的实现 (15)3.1无源低通椭圆滤波器的实现方法 (15)3.1.1FILTER SOLUTIONS方法 (15)3.1.2 MATLAB实现椭圆滤波器 (20)3.2灵敏度 (23)3.2.1极点和零点的灵敏度 (24)3.3小结 (24)第四章滤波器电路的仿真与制板 (25)4.1电路制板 (25)4.2仿真 (26)4.3电路分析 (28)4.4小结 (31)第五章总结和展望 (32)致谢.................................................................................................................. 错误!未定义书签。
毕业论文-基于椭圆函数的微波带通滤波器的设计（含外文翻译）摘要近年来,由于无线通信技术的飞速发展,使电磁波频谱变得越来越拥挤，而在无线通信系统中，尤其是在接收机前端，带通滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏。
因此，发展高性能，研究小型化的微波滤波器是当前非常受关注的议题。
本次基于椭圆函数的微波带通滤波器设计，首先，由要求的技术指标确定滤波器阶数；其次，通过已成熟的滤波器理论查表确定相应低通原型滤波器各元件的参数，并根据频率变换得到所需带通滤波器的电路模型；然后，借助微波电路设计的首选工程软件ADS2008对其原理图进行仿真，得到所设计的椭圆函数微波带通滤波器的21S 和11S 的数据显示图；最后通过分析数据图并不断优化设计方案以达到所设计的技术指标要求，并综合比较得到最佳的原理图及相应的元件值。
分析数据结果可得到所设计的滤波器达到了设计指标要求，表明设计设计方案可行。
关键词：椭圆函数；微波滤波器；ADSAbstractIn recent years, due to the rapid development of wireless communication technology, the electromagnetic spectrum is becoming increasingly congested. In the wireless communication system, especially in the front-end of the receiver band-pass, the performance quality of band-pass filter directly affect the performance of the receiver. Therefore, research for high-performance and miniaturized microwave filter is very popular currently.This article designs a microwave band-pass filter based on elliptic functions. Firstly, the filter order number are determined by the requirements of the technical indicators; Secondly, we look-up table to determine the parameters of the corresponding low-pass prototype filter through the mature theory of filter and according to the frequency conversion we get the circuit model of band-pass filter; Then, we simulate for its schematic by means of a microwave circuit design preferred engineering software ADS2008 and data 21S and 11S the elliptic function of the microwave band-pass filter design are shown in Figure; Finally, we analyze the data graph and optimize the design to meet the technical requirements of the design, and compare to get the best integrated schematic and the corresponding component values. The results obtained by analyzing data achieve the design requirements of designed filters and show that the design is feasible.Keywords: elliptic function; microwave filters; ADS目录第1章概论 (1)1.1 微波滤波器的研究意义 (1)1.2 微波滤波器的进展 (1)1.3 本文内容的安排 (3)第2章现代微波滤波器的设计基础 (4)2.1 基本的概念与技术指标 (4)2.2 微波网络的基本理论 (6)2.3 微波网络的参量 (6)2.3.1 转移参量（A参量） (7)2.3.2 阻抗参量（Z参量）和导纳参量（Y参量） (7)2.3.3 散射参量（S参量） (8)第3章椭圆函数滤波器综合 (10)3.1 椭圆函数滤波器的基本概念 (10)3.1.1 椭圆函数的定义 (10)3.1.2 椭圆函数滤波器的定义 (11)3.2 微波滤波器的设计方法概述 (11)3.3 归一化低通原型滤波器的一般概念 (11)3.3.1 一般低通原型滤波器的结构 (12)3.3.2 椭圆函数低通原型滤波器的结构 (12)3.4 频率变换 (14)3.4.1 由低通到高通的频率变换 (14)3.4.2 由低通到带阻的频率变换 (15)3.4.3 由低通到带通的频率变换 (15)3.5 耦合谐振器滤波器常用耦合矩阵 (16)3.5.1 环路方程 (17)3.5.2 节点方程 (19)第4章椭圆函数滤波器的设计及仿真 (21)4.1 椭圆函数带通滤波器的设计流程 (21)4.2 采用传统方法设计椭圆函数带通滤波器 (22)4.2.1 椭圆函数滤波器低通原型的确定 (22)4.2.2 椭圆函数带通滤波器电路的设计 (23)4.3 传统算法与ADS相结合设计 (26)4.3.1 椭圆函数带通滤波器阶数的确定 (26)4.3.2 椭圆函数带通滤波器电路图的设计 (26)4.4 扩大滤波器的阶数设计 (28)4.4.1 五阶椭圆带通滤波器的设计 (28)4.4.2 五阶椭圆函数带通滤波器的微调设计 (29)总结 (32)参考文献 (33)附录外文原文及翻译 (34)致谢 (69)第1章概论1.1 微波滤波器的研究意义在无线通信技术飞速发展的近几年来，滤波器作为一种二端口网络,具有让某些频率的信号顺利通过,而对另外一些频率的信号加以阻隔和衰减的频率选择特性，而目前在通信、雷达、广播、微波等领域，多频率工作应用越来越普遍,对分隔频率的要求也相应地提高了。
燕山大学课程设计说明书题目：椭圆带通滤波器的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科摘要所谓数字滤波器，是指输入输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。
数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题。
典型的模拟滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器和贝塞尔滤波器，其中椭圆滤波器具有较好的性能。
Matlab是一套集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算软件。
作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。
本课结合MATLAB设计模拟椭圆滤波器。
目录第一章概论---------------------------------------------------------------------------------- 2 第二章信号处理原理 --------------------------------------------------------------------- 32.1椭圆滤波器的基本理论 ---------------------------------------------------------- 32.2采样定理 ---------------------------------------------------------------------------- 3 第三章软件仿真设计 --------------------------------------------------------------------- 53.1椭圆滤波器设计结构图 ---------------------------------------------------------- 53.2设计椭圆模拟带通滤波器的步骤 ---------------------------------------------- 53.3 MATLAB相关函数介绍--------------------------------------------------------- 5 第四章程序和仿真结果分析 ------------------------------------------------------------ 84.1带通通滤波器设计程序 ---------------------------------------------------------- 84.2仿真结果KK及分析 ------------------------------------------------------------- 9 参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 12第一章概论椭圆滤波器又称考尔滤波器。
椭圆滤波器（考尔滤波器）
特点：幅值响应在通带和阻带内都是等波纹的，对于给定的阶数和给定的波纹要求，椭圆滤波器能获得较其它滤波器为窄的过渡带宽，就这点而言，椭圆滤波器是最优的，其振幅平方函数为
式中，R
N
（Ω，L）为雅可比椭圆函数，L是一个表示波纹性质的参量。
图 N=5时的特性曲线
由图可见，在归一化通带内（-1≤Ω≤1），在（0，1）间振荡，而
超过Ω
L 后，在L2和间振荡。
L越大，Ω
L
也变大。
这一特点使滤波器同时
在通带和阻带具有任意衰减量。
下图为典型的椭园滤波器振幅平方函数：
图椭圆滤波器的振幅平方函数
图中ε和A的定义与切比雪夫滤波器相同。
、ε和A确定后，阶次N的确定方法为：
当Ωc、Ω
s
式中K(k)=为第一类完全椭圆积分。
上面讨论了三种最常用模拟低通滤波器的特性和设计方法，设计时按照指标要求，合理选用。
一般，椭圆滤波器的阶次可最低，切比雪夫次之，巴特沃兹最高，参数的灵敏度则恰恰相反。
滤波器设计中的椭圆和贝塞尔滤波器的应用滤波器是信号处理中常用的工具，用于去除信号中的噪声或者改变信号的频率响应。
在滤波器的设计过程中，椭圆滤波器和贝塞尔滤波器是两种常见的类型。
本文将探讨椭圆和贝塞尔滤波器的原理、特点以及在实际应用中的具体应用场景。
一、椭圆滤波器的原理与特点椭圆滤波器是一种优秀的滤波器，其设计目标是在通带内尽量平坦，而在阻带内达到最大衰减。
椭圆滤波器的特点如下：1. 高通和低通滤波器：椭圆滤波器可以设计成高通或低通滤波器，用于滤除低频或者高频信号。
2. 陡峭的滚降特性：椭圆滤波器在阻带部分具有非常陡峭的滚降特性，可以实现较高的阻带衰减。
3. 较小的过渡带宽度：椭圆滤波器的设计目标是在通带内尽量平坦，因此通常拥有较小的过渡带宽度。
4. 相位响应失真：椭圆滤波器在阻带部分会出现相位响应失真的现象，但在许多应用场景中这并不是一个问题。
椭圆滤波器的设计主要涉及确定滤波器的阶数和截止频率。
阶数越高，滤波器的性能越好，但同时也增加了计算复杂度。
因此，在实际设计中需要根据具体需求进行权衡。
二、贝塞尔滤波器的原理与特点贝塞尔滤波器是一种常见的信号处理滤波器，其设计目标是尽量保持信号波形的完整性，使滤波后的信号与原始信号保持最高的相似性。
贝塞尔滤波器的特点如下：1. 平滑的频率响应：贝塞尔滤波器的频率响应在通带内是平滑的，没有任何的波纹，因此能够保持信号的较好的时域性质。
2. 较大的过渡带宽度：贝塞尔滤波器的过渡带宽度相对较大，这是为了保持频率响应的平滑性。
3. 相位响应线性：贝塞尔滤波器的相位响应是线性的，不会引入额外的相位延迟。
贝塞尔滤波器的设计主要涉及确定滤波器的阶数和截止频率。
与椭圆滤波器相比，贝塞尔滤波器在相位响应上更为优秀，但是在阻带衰减能力方面较差。
三、椭圆滤波器的应用椭圆滤波器在信号处理领域有着广泛的应用，以下列举几个常见的应用场景：1. 语音信号处理：在语音通信和语音识别中，椭圆滤波器可以用于去除环境噪声，提高语音信号的清晰度和准确性。
椭圆带通滤波器的设计燕山大学课程设计说明:椭圆带通滤波器设计学院(系)名称:电气工程学院年级专业:12年级学校编号:学生姓名:讲师:教师职称:电气工程学院《课程设计》作业课程名称:数字信号处理课程设计基础教学单元；仪器科学与工程系讲师；学生姓名(专业)课程设计主题2椭圆带通滤波器技术参数的设计采样频率100赫兹，采样数100，低频、中频和高频信号频率分别为5Hz、15Hz和30Hz。
设计要求对连续信号进行采样和频谱分析，包括低频、中频和高频分量。
设计一个高通滤波器对信号进行滤波，观察滤波后信号的频谱。
(熟悉函数freqz，ellip，filter，fft)参考数据数字信号处理数据MATLAB 数据内容采集消化数据，学习MATLAB软件，计算相关参数，编写仿真程序，签署调试指导，签署基层教学单位主任在上半年的指令:1.本表一式四份，系、讲师、学生各一份，学院教务处一份。
2.学生的作业书需要装订在课程设计报告的前面。
电气工程学院教务处概要中的所谓数字滤波器，是指输入和输出都是数字信号，并且输入信号中包含的频率分量的相对比例通过数值计算处理而改变，或者某些频率分量被滤除的数字设备或程序。
该数字滤波器具有处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、无阻抗匹配问题的优点。
典型的模拟滤波器包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器，其中椭圆滤波器具有更好的性能。
Matlab是一套集数值计算、符号计算和图形处理等强大功能于一体的科学计算软件。
作为一个强大的科学计算平台，它可以满足几乎所有的计算需求。
本课结合MATLAB设计一个模拟椭圆滤波器。
文字数据目录第1章简介第1章信号处理原理第2章椭圆滤波器基本理论第22.2章采样定理第3章软件仿真设计第43.1章椭圆滤波器设计结构图第43.2章设计椭圆模拟带通滤波器的步骤第43.3章MATLAB相关函数简介第4章程序和仿真结果分析第84.1章带通滤波器设计程序第84.2章仿真结果KK和分析第9章参考文献第13章文字数据简介椭圆滤波器又称考尔滤波器。
2010届电子信息工程专业毕业设计（论文）前言经过D/A转换获得模拟信号在现代社会生活中比比皆是，如声卡中的语音合成输出、合成信号发生器等，为了滤除谐波干扰，获得高精度的模拟信号，大多采用衰减特性陡峭的椭圆低通滤波器进行滤波。
基于上述原因，文章提出了一种有源椭圆函数滤波器的设计，椭圆滤波器在通带和阻带内都是等波纹的逼近方式，是滤波器阶数N 已给定的情况下的最好的逼近方式。
对于同样的性能要求，它比巴特沃思、切比雪夫滤波器所需用的阶数都低，而且它的过渡带比较窄。
滤波器设计是比较成熟的技术，根据设计要求，首先确定滤波器的曲线和类型，以及滤波器的阶数，根据设计参数确定具体曲线和归一化的元件值，再根据实际去归一化得到实际的元件值。
这样得到的设计参数完全是计算得到的，往往与实际有一定的出入，修正也比较繁锁。
现在EDA技术的应用可以大大简化了设计过程，特别是设计过程中进行仿真，确保设计的一次成功率。
本文以语音和波形合成中常用的椭圆低通滤波器为例说明滤波器的设计过程和EDA技术在其中的应用。
目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1滤波器的发展 (1)1.1.1早期的情况 (1)1.1.2 发展时期 (1)1.1.3 现代的滤波器 (2)1.2滤波器的功能 (3)1.3滤波器的分类 (4)1.3.1按所处理的信号 (4)1.3.2按所通过信号的频段 (4)1.3.3按所采用的元器件 (4)1.4文章所做工作 (5)第2章滤波器综合技术基础 (7)2.1现代网络理论 (7)2.1.1极-零点的概念 (7)2.1.2 由多项式综合滤波器 (9)2.2频率响应的归一化 (11)2.2.1频率和阻抗标度 (11)2.2.2低通滤波器的归一化 (14)2.3椭圆函数滤波器 (15)第3章方案设计及仿真 (19)3.1滤波器的逼近 (19)3.1.1滤波器的实现形式选择 (19)3.1.2滤波器的阶数确定 (20)3.2电路实现 (21)3.2.1 实现方式选择 (21)3.2.2 元件值的计算 (22)3.3仿真 (24)3.3.1 EDA技术的概念 (24)3.3.2 EDA常用软件 (25)3.3.3电子电路设计与仿真工具 (25)3.3.4 multisim10 仿真实现 (26)3.3.5仿真结果 (30)第4章调试与测试结果 (31)4.1测试仪器表 (31)4.2对安装好的电路进行调整和测试 (31)4.3实际电路遇到的问题及解决方法 (31)4.4测试结果和幅频图分析 (32)第5章结论 (35)5.1结论 (35)5.2感想和收获 (35)5.3展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录 (39)附录一：电路板 (39)附录二：元器件清单 (40)2010届电子信息工程专业毕业设计（论文）摘要分析信号频谱时为了提高系统的频率分辨率，需要设计性能优良的模拟滤波器。
椭圆带通滤波器是一种数字信号处理中常用的滤波器，具有在指定频率范围内实现带通滤波的特点。
Matlab作为一种强大的科学计算软件，可以方便地对椭圆带通滤波器进行设计和实现。
本文将介绍使用Matlab设计椭圆带通滤波器的基本原理和方法，并给出相应的实例演示。
1. 椭圆带通滤波器的基本原理椭圆带通滤波器是一种数字信号处理滤波器，其设计依据是数字信号的频域特性和滤波器的传递函数。
在滤波器设计中，一般需要确定滤波器的通带、阻带以及过渡带的频率范围，以及滤波器在这些频率范围内的增益特性。
椭圆带通滤波器相比于其他常见的滤波器如Butterworth滤波器和Chebyshev滤波器，其具有更为陡峭的通带与阻带边缘、更小的过渡带宽度、更高的阻带衰减等优点，适用于对信号频率精确要求较高的应用场景。
2. 椭圆带通滤波器的设计步骤椭圆带通滤波器的设计主要包括两个方面：确定滤波器的频率响应特性和实现滤波器的传递函数。
在Matlab中，可以利用信号处理工具箱提供的相关函数和工具进行滤波器设计和分析，以下是椭圆带通滤波器设计的基本步骤：(1) 确定滤波器的通带、阻带与过渡带频率范围；(2) 根据设计要求选择椭圆带通滤波器的滤波器类型、阶数和指定通带和阻带的最大允许波纹；(3) 使用Matlab中的ellipord函数计算椭圆带通滤波器的阶数和截止频率；(4) 利用ellip函数设计滤波器的传递函数，并计算其零极点信息；(5) 可视化滤波器的频率响应曲线和幅度响应曲线，评估滤波器的设计效果。
3. Matlab实例演示以下是使用Matlab进行椭圆带通滤波器设计的简单实例演示：(1) 确定椭圆带通滤波器的设计参数，包括通带频率范围、阻带频率范围及其对应的最大允许波纹等；(2) 使用Matlab中的ellipord函数计算椭圆带通滤波器的阶数和截止频率，例如：```matlab[order, cutoff] = ellipord(wp, ws, Rp, Rs, 's');```(3) 利用ellip函数设计滤波器的传递函数，并计算其零极点信息，例如：```matlab[num, den] = ellip(order, Rp, Rs, cutoff, 's');zplane(num, den);```(4) 绘制滤波器的频率响应曲线和幅度响应曲线，例如：```matlabfreqz(num, den);```(5) 评估滤波器的设计效果，包括通带波纹、阻带衰减、相位特性等。
