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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。
设计椭圆低通滤波器椭圆低通滤波器滤波器设计实验(一)一．实验目的1、了解滤波器设计理论基础。
2、掌握滤波器设计软件Filter Solutions使用方法。
3、掌握无源滤波器设计及。
二．实验内容1、采用Filter Solutions设计LC 椭圆低通滤波器。
2、焊接电路并测试滤波器性能。
三．实验器材示波器、毫伏表、信号源、扫频仪。
四．实验原理（一）滤波器基本理论（二）滤波器设计方法（三）五．实验步骤1、采用Filter Solutions软件，如图1.2，对滤波器进行参数设计：filter Attributes 中设置滤波器的阶数为4、通频带频率为30KHz ，阻带截止频率为60KHz ，通带内最大起伏为1dB ；图1.2 Filter solutions 设计界面无源滤波器：1KHZ —19.2dB 27.0 KHZ —22.2dB 90 KHZ —36.0dB 60 KHZ —29.8dB滤波器设计实验(二)一．实验目的1、加深对滤波器设计参数的理解，提高滤波器性能指标。
2、熟练掌握Filter Solutions使用方法。
3、熟练掌握滤波器设计、焊接及性能测试方法。
实验内容1分别设计一个巴特沃兹、切比雪夫和椭圆有源低通滤波器。
要求截止频率为100kHz ，带外衰减不小于60dB/十倍频程，截止频率误差绝对值不大于2%,通带和阻带纹波尽可能小。
椭圆：实际测量：1 KHZ —99.14dB 97.5KHZ —12.1dB 300KHZ —46.1dB实际测量：—9.26dB 1KHZ —12.3dB 104KHZ —49.3dB 300KHZ实际测量：—9.31dB 1KHZ —12.3dB 104KHZ —44.1dB 300KHZ2、设计一个带通滤波器，阻带衰减：40dB ，中心频率：60kHZ ，通带宽度：10kHZ ，阻带宽度：60kHZ 。
实际测量： 60KHz ，0dB 66KHz ，-3.3dB 56KHz,-3.0dB3、设计一个低通滤波器，截止频率为500kHz ，带外衰减不小于40dB/十倍频程，截止频率误差绝对值不大于10%。
椭圆函数LC带通滤波器的应用设计
滤波器类型的选择可根据滤波器设计的带宽等指标和具体的应用场合来选择。
相对带宽在20%以下的为窄带滤波器，应选用窄带滤波器的设计方法来设计；相对带宽在40%以上的为宽带滤波器，应选用宽带滤波器的设计方法来设计；而介于两者之间的为中等带宽滤波器。
由上面的指标可以看出本滤波器是窄带带通滤波器。
采用巴特沃斯滤波器来设计可以使通带内具有最大平坦的幅频响应；而切比雪夫滤波器的好处是：带外抑制好，但是带内有一定的波动；本文设计的滤波器要求带外近端抑制良好（可以用切比雪夫滤波器或椭圆函数滤波器来实现，但是从后面的分析看要使用LC滤波器，而用LC滤波器的话，使用切比雪夫形式电路元件的值过于小，很难实现，这个可以用软件仿真来说明），以此可以看出，用椭圆函数滤波器更适合。
微带滤波器通过采用不同的衬底材料可以在很大的频率范围内应用（从几百MHz到几十GHz）；同轴滤波器由于其微小的尺寸，制作精度很难达到；波导滤波器在小信号电平上，它的频率基本是8~100 GHz;陶瓷介质滤波器体积大，形状因子与品质因数较小；LC滤波器适用于本滤波器频段，且较容易制作和调试。
椭圆函数低通滤波器设计引言椭圆函数低通滤波器是一种常用的滤波器，在信号处理中起着重要的作用。
它具有较为复杂的设计和计算方法，但可以实现较为精确的滤波效果。
本文将介绍椭圆函数低通滤波器的设计原理和步骤，并给出具体的实例。
设计原理椭圆函数低通滤波器的设计基于椭圆函数（或称Chebyshev函数）的性质。
椭圆函数具有特殊的振幅响应特性，可以实现更为陡峭的滤波特性。
在椭圆函数低通滤波器设计中，需要指定截止频率、通带波纹和阻带衰减等参数。
通过调整这些参数，可以灵活地设计出满足特定需求的低通滤波器。
设计步骤椭圆函数低通滤波器的设计步骤如下：1.确定滤波器的截止频率。
根据具体应用需求，选择适当的截止频率。
截止频率是指滤波器开始对信号进行衰减的频率。
2.确定通带波纹和阻带衰减。
通带波纹是指通过滤波器的信号波形的最大波动幅度，阻带衰减是指滤波器对截止频率之后的频率的衰减程度。
3.根据截止频率、通带波纹和阻带衰减等参数，计算滤波器的阶数。
阶数是指滤波器的阶数，即滤波器的复杂度。
较高的阶数可以实现更陡峭的滤波特性，但也会增加滤波器的计算和设计难度。
4.根据计算的阶数，使用椭圆函数逼近方法计算椭圆函数的极点和零点。
极点和零点是滤波器设计中重要的参数，它们的位置决定了滤波器的频率响应特性。
5.根据计算得到的极点和零点，构造椭圆函数低通滤波器的传递函数。
传递函数描述了滤波器的输入输出关系。
6.对传递函数进行归一化处理，以确保滤波器的增益在通带为1。
7.根据得到的传递函数，设计数字滤波器的巴特沃斯原型。
8.使用数字滤波器设计中的双线性变换方法将巴特沃斯原型转换为数字滤波器。
实例演示以一个实例来演示椭圆函数低通滤波器的设计过程。
假设我们需要设计一个截止频率为1 kHz，通带波纹为0.5 dB，阻带衰减为40 dB的椭圆函数低通滤波器。
根据设计步骤，首先确定截止频率为1 kHz。
然后根据通带波纹和阻带衰减，选择滤波器的阶数为4。
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ΩL 后， 在L 2和 间振荡。
L 越大，ΩL 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。
椭圆滤波器设计的公式椭圆滤波器是一种常用于信号处理和通信系统中的数字滤波器。
与其他滤波器相比，椭圆滤波器具有更为复杂的频率响应特性，可以更精确地滤除或增强特定频率范围内的信号。
椭圆滤波器的设计基于椭圆函数，其频率响应特性可以通过椭圆函数的参数来控制。
椭圆滤波器的设计目标一般是在给定的频率范围内实现最小的幅度失真和最小的相位失真。
椭圆滤波器的设计过程可以分为两个步骤：规格化和设计。
规格化是指将滤波器的频率响应特性转化为对应的规格化频率响应，这样可以将设计问题简化为一个标准化的问题。
设计是指根据规格化的频率响应特性，选择合适的椭圆函数参数，并计算出滤波器的系数。
在椭圆滤波器的设计中，有两个重要的参数需要确定：通带和阻带的边界频率，以及通带和阻带的最大允许衰减。
通带是指滤波器允许通过的频率范围，阻带是指滤波器需要抑制的频率范围。
边界频率是通带和阻带的分界点，最大允许衰减是指滤波器需要在阻带中实现的最小衰减。
根据给定的规格化频率响应特性，可以使用椭圆函数的参数来确定椭圆滤波器的频率响应。
常用的椭圆函数有零阶椭圆函数、一阶椭圆函数和二阶椭圆函数。
根据设计要求和滤波器的阶数，选择合适的椭圆函数进行设计。
在椭圆滤波器的设计中，需要进行参数优化和系数计算。
参数优化是指根据设计要求和椭圆函数的参数，通过迭代计算得到最优的滤波器参数。
系数计算是指根据最优的滤波器参数，计算出滤波器的系数，以实现所需的频率响应。
椭圆滤波器设计的公式较为复杂，可用于计算滤波器的各个参数和系数。
通过公式计算，可以得到滤波器的频率响应、阶数、通带和阻带的边界频率等信息。
这些信息对于滤波器的设计和性能评估非常重要。
总结起来，椭圆滤波器是一种常用的数字滤波器，其设计基于椭圆函数。
通过选择合适的椭圆函数参数，计算滤波器的系数，可以实现所需的频率响应特性。
椭圆滤波器的设计公式可以帮助工程师快速计算和设计滤波器，提高滤波器设计的效率和准确性。
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。
