椭圆函数LC带通滤波器的设计及仿真

摘要随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。

LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。

因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。

如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。

本文从滤波器的基本概念着手，层层深入的介绍了LC带通滤波器的设计过程，按照滤波器的经典设计方法，运用前人得出的一些数据手册，通过对实例的研究，简单的设计出了LC 带通滤波器。

然后把设计出的电路在Multisim8.3.30软件上进行仿真，最后把得出的结果与通过用matlab 7.1中信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具fdatool设计出的滤波器进行对比，得出方法的有效性。

关键词：LC带通滤波器设计Multisim8 fdatool 仿真ABSTRACTWith the development of electronic information, signal processing filter as an indispensable part, has been rapid development. LC filter filter as an important part of its application of a broad. Therefore it is designed also to be people's attention. How to design a simple way to design high-performance LC filter people had been studying the subject.From the basic concept of filter start layers of depth on the LC filter with the design process, in accordance with the filter of classical design methods, the use of their predecessors that some data sheet, through the example of the study, the simple Designed to bring the LC filter. And then design a circuit in Multisim8.3.30 software simulation, the results of the final and by using matlab 7.1 signal processing in the toolbox for the filter design analysis tool designed to filter fdatool compared draw The effectiveness of the method.Keywords: LC band-pass filter design Multisim8 fdatool Simulation目录第一章绪论 (1)1.1滤波器简介 (1)1.1.1滤波器的概念 (1)1.1.2滤波器的种类 (2)1.2L C滤波器概述 (4)1.2.1L C滤波器的两种类型 (4)1.3国内外滤波器的发展和研究现状 (5)1.3.1滤波器的发展状况 (5)1.3.2国内外投入滤波器产业概况 (6)1.3.3滤波器的前景 (7)1.3.4几种新型滤波器介绍 (8)1.4研究工作概要和内容安排 (9)1.4.1研究工作概要 (9)1.4.2论文章节安排 (9)第二章滤波器的特性 (11)2.1理想滤波器的特性 (11)2.2实际滤波器的特性 (14)2.2.1巴特沃斯特性 (15)2.2.2切比雪夫特性 (16)2.2.3贝塞尔特性 (16)2.2.4椭圆特性 (17)第三章L C带通滤波器的设计 (19)3.1归一化切比雪夫低通滤波器 (19)3.1.1切比雪夫滤波器 (19)3.1.2阶数的决定 (20)3.1.3归一化切比雪夫低通滤器 (21)3.2由低通到带通的变换 (23)3.2.1理论分析 (24)3.2.2实际应用 (28)3.3实例研究 (30)第四章滤波器的仿真 (35)4.1f d a t o o l工具的介绍和应用 (35)4.2M u l t i s i m8的介绍及应用 (37)4.2.1电路的创建 (38)4.2.2仿真 (39)结束语 (43)致谢 (45)参考文献 (47)第一章绪论当今的社会是一个信息化社会，信号的处理是人们不可避免的问题，因此滤波器作为信号处理的装置得到广泛的应用。

椭圆函数带通滤波器首先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微波滤波器的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。

因此,滤波器在这些领域被广泛运用,是微波,毫米波系统中不可缺少的器件,其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的质量。

尤其是在通信系统的接收机前端，带通滤波器性能的优劣会直接影响到整个接收机性能的好坏。

因此,无线通信系统对滤波器的性能指标提出了越来越高的要求。

特别是在移动通信基站双工器和多工器中使用的滤波器,除了高选择性、小尺寸、通带内低插入损耗的要求以外,对滤波器通带内的群延迟和通带外的衰减都提出了十分苛刻的要求。

面对这些要求,传统的滤波器比如最大平坦和切比雪夫滤波器很难胜任,因为普通结构的滤波器只有通过增加阶数来满足要求,而这样却会增加滤波器的插损,而且生产出来的滤波器的重量和体积都会非常大,不满足现代通信的需求。

而椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动，具有良好的选择性，但实现起来却比较困难。

带通滤波器是滤波器中应用最多、最重要也是较难设计的一种滤波器。

目前射频微波电路的高度集成，尤其是单片微波集成芯片(MMIC)的发展，使得用微带线来实现高频信号在电路板上传输更为普遍。

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： 10级精仪二班学号：学生姓名：指导教师：***教师职称：副教授燕山大学课程设计（论文）任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：指导教师：说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日目录第1章摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第2章引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第3章基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.1 模拟滤波器的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.2 椭圆滤波器的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第4章设计过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.1 椭圆滤波器设计结构图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.2 设计椭圆模拟滤波器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4.3 模拟滤波器的MATLAB实现和滤波器分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第5章仿真程序和仿真图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 105.1、%连续信号的产生及采样．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 105.2、%椭圆带通滤波器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115.3、%信号通过椭圆带通滤波器的波形图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.4、信号通过椭圆带通滤波器的仿真图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第6章分析及总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第一章摘要滤波器是自动控制、信号处理和通信领域的重要组成部分,广泛地应用于各种系统中。

LC椭圆函数带通滤波器的设计及仿真第13卷第5期2008年10月哈尔滨理工大学J0URNALHARBINUNIV.SCI.&TECH.V01.13No.5Oct.,2008LC椭圆函数带通滤波器的设计及仿真常会敏,张礼勇,蒋辉雄(哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘要:椭圆滤波器在各种滤波器中具有其自身独特的优点,但设计过程往往比较复杂.本文给出了一种简易的计算方法.这种方法需要的初始值数据较少,设计步骤简练,计算量小.并用PSPICE仿真软件分别对椭圆函数低通,高通,带通滤波器进行设计和仿真分析,仿真结果证明了这种滤波器设计方法的有效性.关键词:椭圆函数滤波器;PSPICE仿真;传输特性;耦合器中图分类号:TN713文献标识码:A文章编号:1007—2683(2008)05—0021—04 TheDesignandSimulationofLCEllipticBand——passFilterCHANGHui—min,ZHANGLi—yong,JIANGHui—xiong(SchoolofMe~ure—controlTechnologyandCommunicationEngineering,HarbinUniversityofScienceandTec hnology,Harbin150040,China)Abstract:Throughallkindsoffilters,theellipticoneshaveparticularadvantages,buttheirdes ignprocessesaremorecomplicated.Thisthesismakesuseofaneasycalculationmethodwithsampledesigningsteps,lowcom—putationalcomplexityandneedinglessoriginalvaluedata.PSPICEsimulationsoftwareisus edtodesignandsimu—lateellipticlow—pass,high—passandband—passfilters,andthesimulationresultsshowtheeffectivenessofthescheme.Keywords:ellipticfilter;PSPICESimulation;transmissioncharacteristic;coupler带通滤波器的应用非常广泛,涉及到各个领域.带通滤波器性能的优劣,对提高接收机信噪比,防止邻近信道干扰,提高设备的技术指标,具有十分重要的意义.滤波器的设计技术已比较成熟,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元件值,再根据实际去归一化得到实际的元件值.1一种模拟带通滤波器本文通过设计一个1M到30M的【C模拟带通滤波器来表述一种设计方法,如图1所示.设计指标收稿日期:2007—04—29基金项目:国家自然科学基金(60372104)作者简介:常会敏(1980一),女,哈尔滨理工大学硕士研究生确定如下:1)3dB截止频率分别为950k和30.5M;2)30dB截止频率分别为500k和40M;3)lM到30M之间的通带波纹小于0.2dB./\图1带通滤波器曲线由以上截止频率可知,这是一个宽带带通滤波22哈尔滨理工大学第l3卷器,故可以通过设计一个截止频率为30M的低通滤波器和一个截止频率为1M的高通滤波器级联而成.2椭圆函数低通滤波器的设计第一步:计算没计波彤参数,陡度系数为:_1.33(1)出现A…的最低阻带频率,即'=_1_3模角为sin-I1:sin南50.(3)第二步:选择归一化低通滤波器.在阻带端点以内的最小衰减至少为30dB,选择反射系数P:20%,由文[1]可知,它对应的通带波纹为0.18d13;由罔2可知,与P=20%对应的反射损耗分贝数A=13.9dB.故有/l.+A.=30dB+13.9dB=43.9dB(4)图2所示为估算椭圆函数滤波器阶数用的曲线表明,在:1.3时,n=5的滤波器可满足设计要求,具体编号为CO520,0=50..满足设计要求的归一化低通滤波器有两种形式,如图2a,和图2b所示.但考虑到在实际电路的调试过程中,一般用手工制作的电感和从市面上购买的电容相比,手制电感本身的衰减往往比电容衰减大,冈此,使用电感的总数应尽量少.在这里,低通滤波器的设计选择使用图2a形式. .工工L3￡一'～;(b)另一种形图2两种归～化低通滤波器形式第三步:查表得到归一化的元件值.即:Ci=0.12031,C2=0.23421,Lz=1.12513,C3=1.61339,C4=0.71418,L4=0.76973,C5=0.81771第四步:对归一化低通滤波器进行频率和阻抗标度.将所有的电抗元件都除上一个频率标度系数(FSF),就可把一个已知滤波器响应标度到不同频率范围,即=㈤只进行频率标度后的滤波器的元件值很不实际,电容值太大,而1n的电阻值也不适宜,这种情况可以刚阻抗标度来解决.任何线性有源或无源网络,如果所有电阻和电感值乘阻抗标度系数z,而所有电容除以同样的系数z,其传递函数维持不变. 在这里,用FSF=2,rrf~=2'rr×30×10.和Z=50,对归一化低通滤波器进行频率和阻抗标度.去归一化数值的计算式为R=RZ(6)L=而L~Z(7)C=—FSF一~Z一(8)得到去归一化元件值,如图3的滤波电路所示.n图330M低通滤波电路采用PSPICE仿真软件,对30M低通滤波器电路仿真,仿真后可得到滤波器的传输特性如图4所示.3椭圆函数高通滤波器的设计弟一步:计算设计波彤参数.陡度系数为争==2(9)Ⅲ现Ai的最低阻带频率,即=丽950k=1.9(10)模角为6f=sin～1=sl~n-11=31.(11)第二步:洗择归一化高诵滤波器.第5期常会敏等:LC椭圆函数带通滤波器的设计及其仿真23 O—lo0ll.十一-'.一'.+1.O1030loo频率/MHz(a)幅频特性曲线,\,;,,.1频率/MHz(b)相频特性曲线图430M低通滤波器幅频,相频特性曲线如果1/s代替归一化低通传递函数中的,可以获得高通滤波器,低通衰减值将在等于低通频率倒数的高通频率上出现.简单地用电容替换每个电感或用电感替换每个电容,且利用元件值的倒数可以将归一化LC低通滤波器变换为相应的高通滤波器,表示为C高通=1/低通,￡高通=1/C低通(12)信号源内阻和端接电阻不变.首先选择归一化低通滤波器,在阻带端点以内的最小衰减Ai至少为30dB,依然选择反射系数P=20%,由文[1]中图2—86所示的估算椭圆函数滤波器阶数用的曲线表明,在=1.9时,/I=5的滤波器可满足设计要求,具体编号为C05200:31..为使高通滤波器中电感总数最少,通常选择图2b的归一化低通滤波电路进行变换.查表得归一化低通元件值为L】=0.5773,L2=0.0834,C2=1.2413,L=1.4579,L:0.1788,C4=1.3610,L5=1.2945根据变换规则:C高通=1/L低通和L高通=1/Cf~通, 将归一化低通滤波器变换为归一化高通滤波器,变换结果如图5所示.第三步:计算得到归一化高通滤波器的元件值.C1=1.7322,C2=11.9904,L2=0.8056,图5低通到高通归一化滤波电路的变换C3=0.6859,C4=5.5928,L4=0.7348,第四步:对归一化高通滤波器进行频率和阻抗标度.低通到高通变换之后,把归一化的高通滤波器根据要求的截止频率和阻抗进行标度.这里,FSF= 2=21T×1×10,Z=50.然后同样根据计算公式(1),(2),(3)对归一化高通滤波器进行频率和阻抗标度,标度后的去归一化元件值如图6所示.1V2n图61M高通滤波电路采用PSPICE仿真软件对1M高通滤波器电路仿真,仿真后可得到滤波器的传输特性,如图7所示. O—loo||L』,一f,,VfI.1IrlrO.1lOl0o频率/MHz(a)幅频特性曲线I|lI………一,\\\-～1.01030频率/MHz(h)相频特性曲线图71M高通滤波器幅频特性和相频特性曲线删一一24哈尔滨理工大学第13卷4椭圆函数带通滤波器的设计宽带带通滤波器可通过级联一个低通滤波器和一个高通滤波器得到.这种方法的有效性是基于这样的假设:即这些滤波器即使级联,仍然保持它们自己的响应不变.如果低通和高通滤波器级联,且两个滤波器设计成具有相等的信号源阻抗和端接阻抗,它们的截止频率至少相距一个或两个倍频程,那么,每个滤波器在其通带内将有合适的端接阻抗.如果通带间隔不够, 由于阻抗变化,滤波器将相互影响,这时候常用一衰减器将两个滤波器隔离,使这种影响减至最小.1M到30M的宽带带通滤波器可通过级联一个截止频率为1M的低通滤波器和一个截止频率为30M的高通滤波器得到.两个滤波器通带间隔比较大,故不需要使用衰减器,而直接级联即可.级联成的带通滤波器电路如图8所示.5结语一l00f,|l,:—rI川I●●●●●图81M到30M带通滤波电路同样,采用PSPICE仿真软件对1M到30M的带通滤波器电路进行仿真,可得到滤波器的传输特性, 如图9所示.由文[1]知,设计滤波器时要综合考虑截止特性和相位失真的要求.截止特性好的,相位失真就严重,两者不可兼得.由图4,图7,图9的仿真特性曲线可以看出,在滤波器阻带内有零点出现(毛刺现象),这是由椭圆函数滤波器的特性决定的.根据对滤波器衰减特性的要求,此椭圆函数带通滤波器设计折中了截止特性和相位失真度,符合设计要求.同时这种方法同文[5]的方法相比较,不但克服了其繁杂性,且极大地节省计算量,设计过程非常简练. ,'\\,\,\.0.31.010301001.01030频率/MHz频率/MHz(a)幅频特性曲线(b)相频特性曲线图9IM到30M带通滤波器幅频特性和相频特性曲线电力线为非理想的随机参数通信信道,本身具有高噪声,高衰减,高畸变等特性.利用低压配电线进行高速数据通信,所使用的频段一般在1—30MHz之间.本文设计的1M到3oM带通滤波器通常用于低压电力线通信系统研究中,通常与耦合器联用,在发送端使高频信号经过滤波后耦合到低压电力线上进行传输,同时将电力线上的50Hz工频信号隔离;在接收端也同样起耦合,强电隔离,滤波作用.本文采用一种新的计算方法,用PSPICE仿真软件分别对1M到30M低通,高通,带通滤波器进行了设计和仿真分析,仿真结果与滤波器性能吻合,证明这种滤波器的设计方法是有效的.上述方法也适用于其他频段的椭圆函数低通,高通,带通滤波器的设计及仿真过程,具有一定的灵活性.为设计人员提供了一种参考,也可缩短滤波器设计时间和减少设计人员的劳动强度.参考文献:[1](美)阿瑟.B.威廉斯.电子滤波器设计手册[M].喻春轩,译.北京:电子工业出版社,1986.[2]熊俊俏,卢容德.模拟椭圆低通滤波器的设计与仿真[J].华jE航天工业学院.2001(11):66—67.[3]李秀人.用PSPICE实现电子电路的设计与分折[J].微电子与基础产品.2001(3):51—53.[4]王田,CELESTINOA.Corral,杨士中.椭圆滤波器边带优化设计方法研究[J].仪器仪表.2005(6):562—586.【5JANSARIR.EllipticFilterDesignforaClassofGeneralizedHalf- bandFilters[J].IEEETrans.1985,33(44):1146—1150.,(编辑:付长缨)。

目录第一章摘要 (1)第二章引言 (2)第三章基本原理 (2)第四章设计过程 (3)4.1椭圆滤波器设计结构图 (3)4.2设计椭圆数字滤波器的步骤 (3)第五章程序和仿真图 (6)5.1低通滤波器设计程序 (6)5.2带通滤波器设计程序 (7)5.3高通滤波器设计程序 (8)5.4信号的仿真图 (10)第六章结语 (12)心得体会 (12)参考文献 (12)第一章摘要本文通过利用MATLAB滤波滤波器设计函数直接实现椭圆滤波器的设计，介绍了椭圆型滤波器的基本理论和设计思想，给出了基于MATLAB设计低通、带通、高通椭圆型滤波器的具体步骤和利用MATLAB产生一个包含低频、中频、高频分量的连续信号，并实现对信号进行采样。

文中还对采样信号进行频谱分析和利用设计的椭圆滤波器对采样信号进行滤波处理，并对仿真结果进行分析和处理。

详细介绍了在基于MA TLAB 设计椭圆滤波器过程中常用到的工具和命令。

第二章引言数字滤波器设计在电子工程、应用数学和计算机科学领域都是非常重要的容。

椭圆滤波器（Elliptic filter）又称考尔滤波器（Cauer filter），是在通带和阻带等波纹的一种滤波器。

它比切比雪夫方式更进一步地是同时用通带和阻带的起伏为代价来换取过渡带更为陡峭的特性。

椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动。

它在通带和阻带的波动相同，这一点区别于在通带和阻带都平坦的巴特沃斯滤波器，以及通带平坦、阻带等波纹或是阻带平坦、通带等波纹的切比雪夫滤波器。

现代生活中，数字信号经过DAC转换获得的模拟信号的例子太多了，如声卡中的语音合成输出，又如试验室中的合成信号发生器等，为了滤除谐波干扰，获得高精度的模拟信号，大多数就采用本文介绍的衰减特性陡峭的椭圆低通滤波器。

因此椭圆滤波器具有广泛的应用。

第三章基本原理3.2椭圆滤波器的特点幅值响应在通带和阻带都是等波纹的，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2221()1/a N pH j R εΩ=+ΩΩ（） 其中RN （x ）是雅可比(Jacobi) 椭圆函数，ε为与通带衰减有关的参数。

宽带LC带通滤波器优化设计及其Matlab 仿真作者：梁红玉,陈冬梅,胡煜来源：《现代电子技术》2010年第15期摘要:宽带滤波器是宽带通信系统中基本的电路单元,因此对宽带滤波器的设计及其优化有着非常重要的意义。

在宽带滤波器原理的基础上提出一种宽带滤波器的优化设计方法,即采用影像参数法的定K式和m导出式进行组合优化设计LC带通滤波器,并用Matlab仿真进行参数的调整,最终达到获得滤波性能良好的宽带LC带通滤波器。

该方法在实际应用中获得了很好的效果。

关键词:宽带滤波器; 影像参数法; 优化设计; 定K式中图分类号:TN713文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)15-0114-03Optimized Design of Broadband LC Band-pass Filter and Its Matlab SimulationLIANG Hong-yu, CHEN Dong-mei, HU Yu(School of Information and Communication, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)Abstract: Broadband filter is an essential circuit unit in broad communication system, which has an important significance for the design and optimization of the broadband filter. A kind of optimized design method for broadband filter is presented in the paper. In this design, the type K and the type m derived filter of the image parameters method were optimized and combined to design a LC band-pass filter(BPF), then its LC parameters was modified through Matlab simulation to obtain the best filtering capability. The broadband LC filter designed in this paper has perfect application in an actual project.Keywords: broad-band filter; image parameters method; optimized design; type K0 引言滤波器作为通信技术的重要组成部分,其宽带技术的发展也越来越受到人们的关注[1-2]。

毕业设计LC带通滤波器的设计与仿真设计引言：滤波器是电子电路中非常重要的一个部分，它可以对输入信号进行频率选择性的处理。

而LC带通滤波器是一种常见的滤波器，它能够选择特定的频带通过，达到滤波的目的。

本文将介绍LC带通滤波器的设计和仿真，并带有实际案例进行说明。

设计目标：设计一个LC带通滤波器，达到对输入信号的特定频率带进行增强或抑制的效果。

设计的滤波器需要满足以下要求：1.通带范围：10kHz-20kHz2.阻带范围：0-5kHz和25kHz-正无穷大3.通带衰减：小于3dB4.阻带衰减：大于40dB设计步骤：1.确定滤波器的类型和拓扑结构。

对于LC带通滤波器，常用的拓扑结构有L型和π型两种。

本文选择π型结构进行设计。

2.根据设计要求，计算滤波器的理论参数。

计算中需要考虑到通带范围、阻带要求和通带衰减等因素。

3.根据计算结果，选择合适的电感和电容值。

4.绘制原理图，并进行仿真。

使用专业的电子设计自动化(EDA)软件进行仿真，如SPICE仿真软件。

5.优化滤波器的性能。

根据仿真结果进行进一步调整，优化滤波器的通带范围和衰减性能。

仿真设计案例：选取一个实例进行LC带通滤波器的设计和仿真。

示例要求：通带范围：12kHz-18kHz阻带范围：0-10kHz和20kHz-正无穷大通带衰减：小于2dB阻带衰减：大于50dB设计步骤：1.选择π型结构，选取合适的电感和电容值。

2.计算得到电感值为L=100μH，电容值为C1=22nF和C2=47nF。

3.绘制原理图，并进行SPICE仿真。

4.仿真结果显示，滤波器在通带范围内的衰减小于2dB，在阻带范围内的衰减高于50dB。

5.进行微调和优化，根据需要调整电感和电容值，以获得更理想的滤波器性能。

结论：通过设计和仿真，成功地完成了LC带通滤波器的设计过程。

根据示例结果，可见所设计的滤波器在设计要求范围内达到了优良的滤波效果。

这个设计过程可以用于其他LC带通滤波器的设计，只需根据实际要求进行参数选择和优化。

摘要滤波器是自动控制、信号处理和通信领域重要组成部分，广泛运用各个系统中。

ADS（Advanced Design System）软件是安捷伦公司开发的电子设计自动化软件，功能强大，仿真手段丰富多样，并可对设计结果进行优化，是非常优秀的微波电路设计工具。

它的版面计算功能和建模功能，能够精确的对滤波器的匹配电路进行优化和计算。

本文是通过利用ADS自带的滤波器设计向导实现椭圆低通滤波器的设计，介绍了椭圆型滤波器的基本原理和设计理念，给出了基于ADS设计滤波器的基本步骤和怎么利用ADS对设计进行优化。

关键词：滤波器设计，ADS，仿真ABSTRACTFilter is an important part of automatic control, signal processing and communications, widely used in various systems. ADS (Advanced Design System) software is electronic design automation software developed by Agilent, powerful, means rich and diverse, and to optimize the design, it is a very nice microwave circuit design tools. Its layout calculation and modeling capabilities, able to accurately to optimize filter matching circuit and calculation. This is through the use of ADS's filter design guide implementation of elliptic low-pass filter design, introduces the basic principles and elliptic filter design concepts, design based on ADS filter is given the basic steps and how to use your ADS to optimize the designKey words: filter design, ADS,simulation目录第1章引言 (1)1.1背景和意义 (1)1.1 滤波器的发展前景 (1)1.2 滤波器的前景 (2)1.3 本次的主要任务 (2)第2章LC滤波器 (3)2.1滤波器的介绍 (3)2.2滤波器的分类 (3)2.3滤波器的主要参数（Definitions) (4)2.4滤波器的特性指标 (5)2.4.1特征频率 (5)2.4.2增益与衰耗 (6)2.4.3阻尼系数与品质因数 (6)2.4.4灵敏度 (6)2.4.5群时延函数 (6)2.5 LC滤波器的工作原理 (7)2.6二端口网络的意义 (9)2.6.1 S参数的意义 (9)2.6.2 S参数的意义 (11)第3章设计的理论基础 (13)3.1椭圆滤波器 (13)3.2椭圆滤波器的特点 (13)3.3低通滤波器 (14)3.4 椭圆低通滤波器的设计理论 (16)3.5设计计算 (16)第4章ADS的仿真 (20)4.1ADS软件介绍 (20)4.2设计目标 (20)4.3ADS仿真 (21)4.3.1运行ADS (21)第5章总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第1章引言1.1背景和意义如今，无线通信技术飞速发展，人们对无线产品的需求迅速增长，滤波器在许多射频\微波的应用中扮演重要角色，并随着通信技术的发展而取得不断进展，它们被用来离散或者合成不同的频率，正发挥着巨大的作用。

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。

基于MATLAB和MULTISIM的综合性实验------椭圆滤波器设计与仿真常用的滤波器有巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）及椭圆型（Elliptic）滤波器。

其中巴特沃斯和切比雪夫滤波器的传输函数都是一个常数除以一个多项式, 为全极点网络, 仅在无限大阻带处衰减为无限大, 而椭圆函数滤波器在有限频率上既有零点又有极点。

极零点在通带内产生等纹波, 阻带内的有限传输零点减少了过渡区, 可获得极为陡峭的衰减曲线。

也就是说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更窄的过渡带宽, 就这点而言, 椭圆滤波器是最优的。

1、低通椭圆滤波器的设计N阶椭圆低通滤波器的幅度平方函数为：例：截止频率fc=4K 通带纹波Rp<0.2803dB 阻带最小率减Rs>60dB 阻带起始频率fs=5.1K调用MTALAB ellipord 函数确定低通滤波器的阶数和带宽的程序如下： Wp=4000*2*pi; %通带截止频率 Ws=5100*2*pi; %阻带起始频率 Rp=0.2803; %通带纹波 Rs=60; %阻带最小率减[N,Wn]=ELLIPORD(Wp,Ws,Rp,Rs,’s ’); %N 为椭圆滤波器的最小阶数，Wn 为滤波器带宽N=7 Wn= 25132根据求出的最小阶数N ，调用MATLAB ellip 函数求解滤波器的传递函数，确定零点和极点[B,A]=ELLIP(N,rp,rs,wn,’low ’,’s ’); %B 为分子多项式，A 为分母多项式 Z=roots(B); %求解零点 P=roots(A); %求解极点W=linspace(1,8e3,1e3)*2*pi;H=freqs(B,A,W); %幅频响应 magH=abs(H);plot((W/(2*pi)),20*log10(magH)); %绘制幅频响应010002000300040005000600070008000-120-100-80-60-40-20零点-0 + 59938.3709i-0 - 59938.3709i0 + 36890.2646i0 - 36890.2646i0 + 31889.547i0 - 31889.547i极点-945.1052 + 25434.7115i -945.1052 - 25434.7115i -3508.6476 + 22475.9386i -3508.6476 - 22475.9386i -7370.928 + 14422.4874i -7370.928 - 14422.4874i实数极点-9787.8989 + 0ia=945;b=25435;c=31891;A0=9788;R5=5100;A=2*a/sqrt(a*a+b*b);B=c*c/(a*a+b*b);C=sqrt(a*a+b*b);C1=0.1;C3=C1/2;C4=C1/2;C2=C1*(B-1)/4;C2=0.05R3=1/(C*C1*sqrt(B)*1e-6);R1=2*R3;R2=2*R3;R4=4*sqrt(B)/(C*C1*(1-B)*1e-6+4*C*C2*1e-6);K=2+2*C2/C1-A/(2*sqrt(B)+2/(C1*1e-6*sqrt(B))*(1/C*R4-A*C2*1e-6); C5=1/(R5*A0);2、用FDAtool来设计滤波器>>fdatool选择为ＩＩＲ的ＢＵＴＴＥＲＷＯＲＴＨ，后ＤＥＳＩＧＮＦＩＴＥＲ到出ｅｘｐｏｒｔ，选择ＥＸＰＯＲＴＡＳ为ｏｂｊｅｃｔｓｅｘｐｏｒｔｘ＝ｒａｎｄ（１０００，１）ｐｌｏｔ（ｘ）ｙ＝ｆｉｌｔｅｒ（Ｈｄ，ｘ）ｆｉｇｕｒｅｐｌｏｔ（ｙ）。