集总参数带通滤波器

软件实验二集总参数滤波器一、实验目的通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验可以熟悉MWO2003的各种基本操作。

本次实验我们需要用到MWO2003的优化和Tune等工具，需要熟练掌握MWO提供的这些工具的使用方法和技巧。

二、实验原理滤波器是最基本的信号处理器件，在我们的射频、微波电路中，滤波器是必不可少的器件之其主要参数有：截止频率、带宽、通带传输系数、插入损耗、带内波纹、反射损耗、形状系数等等。

我们一般最常用到的参数有截止频率、通带传输系数、反射系数等。

可以从不同角度对滤波器进行分类。

我们此次实验便是使用集总参数元件来实现滤波器。

所谓集总参数元件，即我们最常用到的电感、电容、电阻等。

而集总参数滤波器一般都为电感和电容的级连。

集总参数的滤波器用在频率不是很高的系统里，一般用于工作频率为1GHz 以下的电路中。

使用电感和电容进行串并级连来实现，且以元件的个数来定义级别。

一般理论上是级别越高、元件越多，滤波器性能便越好。

但是一般电路中元件数越多，成本便相应增加，且系统的稳定性降低, 也会增加额外的插入损耗。

因此实际实现滤波器时，可根据需要来选择滤波器的级数。

此次实验我们采用7级滤波器。

三、实验内容及结果讨论1、设计一个七级集总参数低通滤波器，要求截止频率为300MHz，通带内增益大于－5dB，阻带内400MHz以上增益小于-40dB。

通带内反射系数要求小于-20dB。

实验步骤：⑴确定仿真设计的目标：七级集总参数低通滤波器，截止频率为300MHz；0～300 MHz，S21>－5dB；400 MHz以上，S21<－40dB；0～300 MHz，S11<－20dB⑵新建工程文件：LowPass_Lumped ，保存。

（将设计要求写入DesignNote ）⑶设置工程总体属性。

GlobalUnits修改频率为MHz，FrequencyValues设置频率范围0～1000MHz，步长10MHz 。

苏州市职业大学课程实训任务书课程名称：微波技术与应用课程实训起讫时间：院系：电子信息工程系班级：指导教师：系主任：这个二端口网络的传输特性可用散射矩阵（S 矩阵）表示为即为反射系数；S 12、S 21为传输系数。

而S 参数一般是复数，可用幅值它们的幅值一般以单位dB 给出：)(lg 20dB S mn，滤波器特性参数中表示在由端口n 到端口m 的插入损耗（即设计要求中的增益相关）返回损耗（即设计要求中的反射系数相关）。

图2用串联微带传输线构成的串联微带电感，左为实际电路，右为等效电路。

图2 中间导体变窄，是一段高阻串联微带线。

由终端方程的阻抗表达式，在传输线长度d小于工作波长时，可计算其输入阻抗Z，可知X大于0。

可见，这段串联的高阻微带线等效为一个串联电感。

大于c图3是由并联开路微带传输线构成的等效微带电容微带线滤波器设计时要根据需要选取元件及其基板材料。

图4就是用微带线设计的一图4分布参数低通滤波器3．课程设计器材苏州市职业大学课程实训说明书名称年月日至年月日共周院系班级姓名院长系主任指导教师目录第一章绪论 (1)第二章滤波器设计 (2)2.1 滤波器简介 (2)2.2 滤波器原理 (3)2.2.1 滤波器的网络分析 (3)2.2.2 滤波器的设计 (4)2.3 滤波器设计步骤 (4)2.4 滤波器实训结果 (9)第三章低通滤波器的设计 (10)3.1低通滤波器原理 (10)3.1.1微带电路 (10)3.3.2 微带线 (10)3.3.3 微带电容和微带电感 (11)3.2低通滤波器设计步骤 (12)3.3 低通滤波器实训结果 (16)第四章实训心得 (17)第一章绪论微波与射频技术在21世纪之所以发展迅速，其主要原因是它有巨大的应用价值。

目前，现代无线通信、卫星通信、全球定位系统、物联网工程、射频识别、微波遥感、医疗监控、微电子学、纳米技术、电机科学、雷达等传感器技术乃至生命科学与技术都是以电磁场、微波与射频技术为基础，而现代武器装备信息化更是离不开微波、毫米波这项核心技术的支撑。

第10章 集总参数滤波器的仿真 243║
在30MHz 处，S 21的值为−0.569dB 。

在100MHz 处，S 21的值为−0.175dB 。

在
200MHz 处，S 21的值为−45.472dB 。

由图10.34可以看出，曲线满足技术指标。

图10.34 调谐后的曲线
（12）这时原理图中的电感L1、电容C2和电感L2已经更新为调谐后的值，电感L1、电容C2和电感L2值如下。

L1=89.051 1nH 。

C2=78.357 2pF 。

L2=91.453 8nH 。

10.3 集总参数带通滤波器的仿真
集总参数带通滤波器也是由电感和电容构成的，当技术指标不同时，电感和电容的取值也不同，本节学习如何设计集总参数带通滤波器，并给出符合技术指标的集总参数带通滤波器原理图。

10.3.1 集总参数带通滤波器设计向导
利用集总参数滤波器设计向导，可以方便地设计出符合技术指标的集总参数带通滤波器。

下面介绍利用集总参数滤波器设计向导设计带通滤波器的方法，带通滤波器的设计依旧保存在LC _Filter 项目之中。

集总参数带通滤波器设计指标如下。

设计集总参数带通滤波器。

带通滤波器的中心频率为150MHz 。

通带频率范围为140MHz 到160MHz 。

滤波器响应为最大平滑Maximally Flat 。

通带内最大衰减为3dB 。

在100MHz 和200MHz 时衰减大于30dB 。

特性阻抗选为50Ω。

摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。

用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。

由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。

关键字：滤波器；集成运放；RC网络；有源滤波器The function of the filter is to make certain frequency within the scope of the signal, and the frequency by outside the scope curbed the signal or sharp attenuation. When the disturbance signal and the useful signal not in the same frequency range, can use filter to suppress the interference effectively.With LC network consisting of passive filter in the low frequency within the area, volume weight expensive and attenuation shortcomings, but with integrated op-amp and RC network consisting of active filter is more applicable to low frequency, in addition, it also has some of the gain, and because between the input and output has good isolation and facilitate cascade. Since most reflect the photoelectric signal has a physical information low frequency and amplitude small, vulnerable to interference, and characteristics of the RC active filters widely applied electric light weak signal detection circuit.Filter；integrated op-amp；RC network；active filter引言滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

——集总参数滤波器设计基本低通/高通滤波器LC低通滤波器高通滤波器基本带通滤波器串联带通滤波器并联带通滤波器基本带阻滤波器并联带阻滤波器串联带阻滤波器p 低通原型滤波器设计：最平坦型ü设计指标分解：①1′=1/1=1, 衰减B =3dB .②′=/1=1.5, 衰减B ≥15dB .(′)=10lg 1+yB ü滤波器阶数：n=5设计一个最平坦低通滤波器，截止频率为2GHz，阻抗为50欧，在3GHz处插入损耗至少为15dB。

并与相同阶数的等波纹滤波器对比。

设计实例ü选择电路模型：电容式输入ü计算电路元件的归一化值归一化值 1.0000 0.6180 1.6180 2.00001.6180 0.6180 1.0000参数g0g1g2g3g4g5g6参数R g C1L2C3L4C5R L 实际值50 Ω0.984 pF 6.438 nH 3.183 pF 6.438 nH0.984 pF50 Ωp频率变换：计算电路元件的实际值p理论计算21=−()=−10lg 1+(v1)Bp仿真验证p理论曲线与仿真曲线对比21=−()=−10lg 1+(v1)B设计实例设计一个5阶等波纹低通滤波器，带内波纹3dB，截止频率为2GHz，阻抗为50欧。

并与前面的最平坦滤波器对比。

p5阶等波纹低通滤波器电路元件的实际值R g C1L2C3L4C5R L等波纹型50 Ω 5.5410 pF 3.0314 nH7.2221 pF 3.0314 nH 5.5410 pF50 Ωp仿真验证p理论曲线与仿真曲线对比()=10lg1+2(v1)p最平坦(5阶)p等波纹滤波器(5阶)(y)=10lg 1+2(y)p 低通原型滤波器设计：等波纹型ü设计指标分解：①1′=1/1=1, 衰减B =0.5dB .②′=10−=6.19, 衰减B ≥45dB .ü滤波器阶数：n=3设计一个等波纹型的带通滤波器，要求：中心频率为6GHz，带宽为5%，带内波纹0.5dB，(6±1)GHz点衰减45dB，阻抗为50欧。

杭州电子科技大学《通信天线实验》课程实验报告实验二:集总参数滤波器设计集总参数滤波器设计：1.实验目的1、通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来进一步熟悉MWO2003的各种基本操作。

2、本次实验我们需要用到MWO2003的优化和Tune等工具，要求熟练掌握MWO提供的这些工具的使用方法和技巧。

2.实验内容设计一个九级集总参数低通滤波器，要求如下：通带频率范围：0MHz～400MHz ，增益参数S 21 ：通带内0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB阻带内600MHZ 以上S 21 <-50dB反射系数S 11 ：通带内0MHz～400MHz S 11 <-10dB结构如下所示：首先可以新建一个Project和一个电路原理图文件。

然后在开始其他工作之前，先对此Project进行总体的属性设置，选择Project Options，点击Global Units 页面，由于我们工作频率为400MHz，而软件默认的频率单位为GHz，因此需要改为MHz，其他采用默认值。

在工作之前需要先将用到的各种单位改到合适此Project的单位值。

然后点击Frequency Values页面进行仿真频率范围设置。

我们仿真的频率范围选择0～1000MHz，Step输入10MHz，然后点击“Apply”按钮，在左边的窗口中便出现相应的仿真频率点。

设置完后，选择“确定”退出。

接着在原理图中，依次放置五个电感和四个电容构成9级的集总参数滤波器。

由于需要使用软件的优化功能来自动搜索相应元件的值，因此我们在原理图中添加了四个变量。

如图所示L1,L2,C1,C2，初始赋值都为40。

并且将此四个变量分别赋值给相应元件的元件值。

那么当变量改变时，电路中各个元件的值也相应发生改变。

电路原理图完成后，需要新建一个输出方框图，来输出仿真结果曲线。

并且在输出的Graph中添加S21和S11两个测量参数。

集总参数滤波器的设计李艳莉（电子科技大学 成都学院 四川 成都 611731）摘 要： 首先介绍集总参数滤波器的设计方法，设计一个集总参数带通滤波器，中心频率为200MHz，带宽20MHz，两个端口的特征阻抗为50Ω，带内插入损耗＜3dB，带内波纹＜0.5dB，在f＜190MHz和f＞210MHz处阻带衰减＞15dB，利用ADS软件进行仿真和优化。

关键词： 集总参数；滤波器；ADS中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110051－02微波通信电路中常用的是带通滤波器，因此本文以带通滤0 引言波器（BPF）为例研究集总参数LC滤波器的设计和优化，下面给滤波器是是一种具有频率选择特性的无源器件，从各种不出由归一化低通滤波器设计带通滤波器的具体步骤如图1所示：同频率的信号中，滤出有用信号，抑制掉无用或者有害的频率信1）设计一个归一化LPF，该滤波器的截止频率和BPF带宽号。

在无线通信应用技术领域，无源滤波器作为一个重要器件，相同；其指标往往直接影响整个通信系统的性能优劣。

而且随着移动通2）按照LPF和BPF的基本单元，进行元件和电路变换。

按信、雷达、微波毫米波通信、卫星通信、无线导航等民用、军事照对应关系将LPF的四种基本构成单元变换成对应的BPF基本单电子等各类通信系统的增加，使得电磁环境异常复杂，导致通信元[3-4]；系统中的频率资源越来越稀缺，所以通信系统频率间隔也变得越3）将设计得到的BPF电路模型建立ADS模型，仿真滤波器来越密集。

如何在日益稀缺的频率资源内，无失真地取出通信系的性能曲线，如果指标不能达到要求需要返回第一步对滤波器统所在工作频率需要的信号，抑制其他无用或有害信号，为滤波进行优化，直至指标满足要求为止。

器提出了更为严格的要求。

随着微波技术和电子器件的发展，各 2 带通滤波器的ADS仿真与性能优化种滤波器层出不穷，但是如何在满足技术指标的前提下尽可能做出体积小、成本低并易于量产的滤波器是工程应用的核心问题。

带通滤波器计算公式
带通滤波器是一种常见的电子滤波器，用于从电信号中选择一定频率范围内的信号进行处理。

其计算公式如下：
1. 首先确定所需的中心频率（fc）和带宽（BW），并计算出上下截止频率（f1和f2）。

f1 = fc - BW/2
f2 = fc + BW/2
2. 确定所需的滤波器类型，例如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等。

3. 根据滤波器类型和所需的阻带衰减（AdB）或通带波纹（Ap）计算出滤波器的阶数（n）。

n =
(log10((10^(AdB/10)-1)/(10^(Ap/10)-1)))/(2*log10(f2/f1))
4. 根据所选滤波器类型和阶数计算出滤波器的系数。

5. 将滤波器系数应用到信号中，即可得到带通滤波器的输出信号。

需要注意的是，带通滤波器的计算涉及到许多复杂的数学公式和算法，需要有一定的专业知识和技能才能进行计算。

同时，不同类型的滤波器对于信号的处理效果也有所不同，需要根据具体需求进行选择。

- 1 -。

滤波器主要参数与特性指标滤波器的主要参数(Definitions ): 中心频率(Center Frequency ):滤波器通带的频率f0，一般取f0=(f1+f2 ) /2 , fl、f2 为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。

窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。

截止频率(Cutoff Frequency ):指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。

通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。

相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。

通带带宽(BWxdB：指需要通过的频谱宽度，BWxdB(f2-f1 )。

fl、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X(dB)处对应的左、右边频点。

通常用X=3 1、0.5 即BW3dB BW1dB BW0.5dB表征滤波器通带带宽参数。

分数带宽(fractional bandwidth ) =BW3dB/f0x 100[%],也常用来表征滤波器通带带宽。

插入损耗（Insertion Loss ）:由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。

纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。

带内波动（Passband Riplpe）:通带内插入损耗随频率的变化量。

idB带宽内的带内波动是1dB。

带内驻波比（VSWR衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。

理想匹配VSWR=1 1，失配时VSWR<1对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR<1 BWdBBWdBdiv>在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节。

其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。

课程设计Ⅳ报告题目集总参数带通滤波器的设计所在院（系）学生姓名学号指导教师完成地点年月日基于ADS的集总参数带通滤波器的设计摘要：滤波器在通信系统中应用较为广泛，利用滤波器的选频作用，可以滤除通信中的干扰噪声或测试中进行频谱分析。

本文利用ADS软件设计一款带通滤波器，并对其进行优化和瞬态仿真分析。

经过分析得出，在满足其他各项设计指标要求的前提下，优化后的滤波器选频特性得到明显提高。

关键词：带通滤波器；ADS；优化仿真；瞬时仿真利用ADS软件设计一个集总参数带通滤波器，集总参数带通滤波器设计指标如下。

带通滤波器的中心频率为150MHz。

通带频率范围为140MHz到160MHz。

通带内最大衰减为3dB。

在100MHz和200MHz时衰减大于30dB。

特性阻抗选为50Ω。

引言.............................................................................................................................. - 1 - 一．创建原理图......................................................................................................... - 2 - 二．利用设计向导生成集总参数带通滤波器原理图........................................... - 2 - 三．观察原理图的仿真结果 .................................................................................... - 4 - 四．实现集总参数带通滤波器的原理图 ............................................................... - 7 - 1．创建新设计.................................................................................................... - 7 - 2．设计原理图.................................................................................................... - 7 - 3．原理图仿真与优化..................................................................................... - 11 - 参考文献.................................................................................................................... - 17 -在现代通信系统中，滤波器的应用领域很广泛，如电视频道信号的选取，多音响装置的频谱分析器等，滤波器作为无线通信应用领域的一个重要器件，其性能指标往往直接影响到整个通信系统的优劣，伴随着移动通信、雷达、卫星通信等各通信系统的增多，电磁环境逐渐异常复杂化，从而使得通信系统中频带资源愈发短缺，导致频率间隔变得越发密集。

带通滤波参数
带通滤波参数是指带通滤波器中的相关参数，它们决定了带通滤波器的性能和效果。

常见的带通滤波器包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。

带通滤波器的主要参数包括中心频率、带宽、衰减和阶数等。

中心频率指的是滤波器的通带中心，带宽则是指通带的宽度，衰减是指滤波器在截止频率处的衰减量，阶数则是指滤波器的级数。

不同的带通滤波器有不同的参数设置方式，通常需要根据具体的需要来进行选择和调整。

在实际应用中，需要根据实际信号的特点和要求来选择合适的带通滤波器及其参数，以达到最佳的滤波效果。

- 1 -。

实验三：6.2集总参数低通滤波器设计
一、设计要求
即设计一个电感输入式集总元件滤波器。

已知L1=L4 =15 nH，L2=L3=30 nH，C1 =C3=8 pF，C2 = 10 pF，输入、输出端特性阻抗均为50Ω。

工作频率为100~1000 MHz。

要求:
(1)画出原理图，测量S11、S21参数(单位dB)与频率的关系曲线。

(2)调节元件值L1、L4、C1、C3，观察S参数的相应变化。

(3)优化电路，使其满足: f<500 MHz时，S11<-17 dB，S21> -1 dB; f> 700 MHz时S21<-30 dB.
(4)记录最终的优化结果:各元件值及曲线图。

二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、创建原理图
2、测量项展示图
3、自动优化
四、数据记录及分析
1、创建原理图
2、测量展示图
得到S参数的特性曲线，如下：手动调节：
3、自动优化
期望测量图：
优化后的各元件值、变量值和曲线图：。