带通滤波器设计 (2)

LC椭圆函数带通滤波器设计要求带通滤波器，在15kHz～ZOkHz的频率范围内，衰减最大变化1dB，低于14.06kHz和高于23kHz频率范围，最小衰减为50dB,Rs=RL=10kΩ。

③运行Filter Solutions程序。

点击“阻带频率”输人框，在“通带波纹（dB）”内输人0.18，在“通带频率”内输人1，在“阻带频率”内输人1.456，选中“频率单位－弧度”逻辑框。

在“源阻抗”和“负载阻抗”内输人1。

④点击“确定阶数”控制钮打开第二个面板。

在“阻带衰减（dB）”内输人50，点击“设置最小阶数”按钮并点击“关闭”，主控制面板上形式出“6阶”，选中“偶次阶模式”逻辑框。

⑤点击“电路”按钮。

Filter s。

lutions提供了两个电路图。

选择“无源滤波器1”，如图1（a）所示。

⑥这个滤波器必须变换为中心频率ω0=1的归一化带通滤波器。

带通滤波器的Q 值为：把所有的电感量和电容值都乘以Qbp°然后用电感并联每一个电容、用电容串联每一个电感使其谐振频率为ω0=1，该网络被变换为带通滤波器。

使用的谐振元仵是原元件值的倒数，如图1（b）所示。

⑦按照图1的方式转换Ⅱ型支路。

变换后的滤波器见图1（c）。

在原理图下标出了以rad/s为单位的谐振频率。

⑧用中心频率fo=17.32kHz和阻抗10kΩ对滤波器进行去归一化以完成设计。

将所有的电感乘以Z/FSF，所有的电容除以z×FSF，其中z=104，FSF=2πfe=1.0882×105。

最终的滤波器见图1（d）。

图1（c）中的归一化谐振频率直接乘以几何中心频率fo=17.32kHz即可得到谐振频率。

频率响应见图1（e）。

滤波器的主要参数滤波器的主要参数（Definitions) 中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的中心频率f 0 ，一般取f 0 =（f 1 +f 2 ）/2，f 1 、f 2 为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。

带通滤波器设计作者：汤美玲陕西理工学院（物电学院）电子信息科学与技术专业2008级陕西汉中723000指导教师：蒋媛摘要：带通滤波器（bandpass filter）是从滤波器的特性上划分的，带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

从实现的网络结构或者从单位脉冲响应长度分类，可以分为无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器和有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器。

IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的，因而保留了一些经典模拟滤波器优良的幅度特性。

但设计中只考虑了幅度特性，没考虑相位特性，所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。

为了得到线性相位特性，对IIR滤波器必须另外增加相位相位校正网络，是滤波器设计变得复杂，成本也高，又难以得到严格的线性相位特性。

FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到有严格的线性相位特性。

两者各有优点，择其而取之。

后面的FIR滤波器的设计中，为获得有限长单位取样响应，需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。

另外，在功率谱估计中也要遇到窗函数加权问题。

由此可见，窗函数加权技术在数字信号处理中的重要地位。

关键词：带通滤波器,模拟，数字,IIR,FIR,MATLAB软件Abstract：Bandpass filter (bandpass filter) from the characteristics of the classification of the filter, belt filter is to point to by a frequency can within the scope of the frequency component, but will other range of frequency components to a very low level of attenuation filter, belt and the concept of elimination filter relative. From the network structure or realize from the unit impulse response length classification, can be divided into an infinite long unit impulse response (IIR) filter and limited long unit impulse response (FIR filter. IIR the design of the digital filter method is to use the filter mature theory and simulation design charts for design, so keep some classic simulation filter excellent range characteristics. But design only considered the range characteristics, didn't consider phase characteristic, the design is a certain general filter nonlinear phase characteristic. In order to get the linear phase characteristic, for an additional filter must IIR phase phase correction network, is filter design complicated, the cost is high, and hard to get the strict linear phase characteristic. FIR filter in the guarantee range characteristics to meet technical requirements at the same time, very easy to do have the strict linear phase characteristic. Both have their advantages, pick the and of the take. The back of the FIR filters design, to acquire limited long unit sampling response, need to use the window function truncation infinite long unit sampling response sequence. In addition, in the power spectrum estimation to meet a window function and weighted problem. This shows, window function weighted technology in the digital signal processing to the important position.Key words：Bandpass filter, simulation , digital , IIR , FIR , MATLAB software一.任务1．基于IIR模拟带通滤波器的设计.2．基于IIR数字带通滤波器的设计.3．基于窗函数的FIR带通滤波器的设计二.要求1.基本要求1.1可显示任何汉字字符.1.2可实现花样显示.2.发挥部分2.1不需要使用专门的字模软件提取固定汉字字模.2.2可人性化设置.三.说明3.1时间要求：11月12日到11月24日.3.2完成matlab设计程序、仿真,总结报告.四. 带通滤波器的设计原理、指标及方法步骤1.带通滤波器的设计原理及窗函数法的MATLAB设计函数简介1.1. 带通滤波器的设计原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

带通滤波器设计流程滤波器是具有频率选择性的双端口器件。

由于谐振器的频率选择性，所以规定的频率信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射，从而实现频率选择的功能。

滤波器从物理结构上，就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系数组合而成，最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。

1. 滤波器技术指标1.1工作频率范围: 1060MHz±100MHz 1.2插入损耗： 0.5dB max 1.3驻波比: 1.2 max1.4带外抑制： ＞20dB@f0±200MHz＞35dB@f0±300MHz ＞60dB@f0±500MHz1.5寄生通带： f ＞3500MHz 以上，对衰减不作要求1.6工作温度: -55°Cto+85°C 1.7最大输入脉冲功率：400W ； 最大输入平均功率：20W2.滤波器设计原理图1 滤波器原理图3.滤波器结构选择 3.1物理结构选择根据以上技术指标选择腔体交指型带通滤波器，主要的原因是因为它有着良好的带通滤波特性，而且它结构紧凑、结实；且容易制造；谐振杆端口2的长度近似约为λ/４（波长），故第二通带在３倍fo上，其间不会有寄生响应。

它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质，谐振杆做成圆杆，还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度，而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。

3.2电路结构的选择根据以上技术指标选择交指点接触形式，主要的原因是它的谐振杆的，载ＴＥ一端是开路，一端是短路（即和接地板接连在一起），长约λ/４0Ｍ(电磁波)模，杆１到杆n都用作谐振器，同时杆１和杆n也起着阻抗变换作用。

4.电路仿真设计如图2模型选择。

采用An soft公司的Serenade设计，根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑，此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计，用圆杆结构的物理方式来实现。

图2模型选择如图3滤波器综合指标选择。

带通滤波器的设计报告1.引言带通滤波器是一种电子电路，用于通过一定频率范围内的信号，而抑制超过该范围的信号。

在很多应用中，带通滤波器被用于选择或加强特定频率范围的信号，从而起到信号处理和频率分析的作用。

本报告将介绍带通滤波器的设计原理和步骤，并通过实际设计一个示例电路，进一步说明带通滤波器的应用和效果。

2.带通滤波器的基本原理带通滤波器通过将一个中心频率附近一定范围内的频率信号传递，而阻止低于和高于该频率范围的信号。

常见的带通滤波器包括：无源滤波器（如LC滤波器）、有源滤波器（如运算放大器滤波器）和数字滤波器（如数字信号处理器滤波器）等。

本报告将重点介绍一种常用的无源滤波器，即LC带通滤波器。

3.带通滤波器的设计步骤（1）确定中心频率和通带宽度：根据实际需求确定所需传递的频率范围，确定带通滤波器的中心频率和通带宽度。

例如，选择中心频率为10kHz，通带宽度为2kHz。

（2）计算所需的滤波器元件数值：根据所选中心频率和通带宽度的数值，结合滤波器设计公式，计算所需的电感（L）和电容（C）数值。

以LC带通滤波器为例，计算出所需电感和电容的数值。

（3）电路设计和模拟：根据计算结果，设计一个示例电路，并进行模拟分析和调试，以确认设计的有效性和滤波器的性能。

（4）电路实现和测试：根据设计的电路图，选择合适的元件进行实现，并进行测试，以验证实际效果和满足设计要求。

4.示例电路设计在本示例中，选择中心频率为10kHz，通带宽度为2kHz的带通滤波器。

根据计算结果，选择电感1mH和电容39nF。

示例电路图如下：```_______L_______Vin --- R1 --- C1_____L___________C_____R2_______L_______GND---R3---C2_____L_____GND```5.模拟分析和调试通过使用电路模拟软件，对示例电路进行分析和调试。

根据实际测试要求，选择合适的信号源输入和测量设备，并对电路的频率响应和增益进行分析和调整，以确保实际满足设计要求。

二阶带通滤波器的设计流程引言：带通滤波器是一种可以通过滤波器将特定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号的电子设备。

二阶带通滤波器是应用最广泛的一种滤波器之一，它具有较好的频率选择特性和相位响应。

本文将介绍二阶带通滤波器的设计流程。

一、确定滤波器的频率范围在设计二阶带通滤波器之前，首先需要确定滤波器的频率范围。

这可以根据具体的应用需求来确定，例如音频处理中常用的频率范围为20Hz到20kHz。

二、选择滤波器的类型根据滤波器的特性和要求，选择合适的滤波器类型。

常见的二阶带通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

巴特沃斯滤波器具有平坦的幅频响应，但相位响应不是最理想的；切比雪夫滤波器在通带内具有较大的纹波，但相位响应较好；椭圆滤波器在通带内和阻带内都具有较好的性能，但设计较为复杂。

三、计算滤波器的参数根据滤波器的类型和要求，计算滤波器的参数。

主要包括通带频率、阻带频率、通带衰减和阻带衰减等。

通带频率是指滤波器传递信号的范围，阻带频率是指滤波器抑制信号的范围。

通带衰减是滤波器在通带内信号的衰减程度，阻带衰减是滤波器在阻带内信号的衰减程度。

四、选择滤波器的架构根据计算得到的参数，选择合适的滤波器架构。

常见的二阶带通滤波器架构有Sallen-Key架构和Multiple Feedback架构。

Sallen-Key架构具有简单的电路结构和较好的性能，是应用最广泛的一种架构；Multiple Feedback架构则适用于阻带衰减要求较高的场合。

五、设计滤波器电路根据选择的滤波器架构，设计滤波器的电路。

根据计算得到的参数，确定电路中的元件数值和连接方式。

在设计过程中，需要注意元件的可获得性和稳定性，以及电路的抗干扰性和稳定性。

六、进行电路仿真使用电子电路仿真软件，对设计的滤波器电路进行仿真。

通过仿真结果，可以验证滤波器的性能是否符合设计要求。

如果有需要，可以对电路进行调整和优化。

七、制作滤波器电路根据仿真结果，制作滤波器的实际电路。

用Filter solutions设计滤波器笔记要求：分别设计5阶切比雪夫1型带通滤波器、切比雪夫2型带通滤波器，中心频率500MHz，带宽50MHz。

尝试选用不同的电路结构，观察所用元器件的值有何变化。

切比雪夫1型滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的切比雪夫2型滤波器：通带中单调，阻带等纹波，即阻带中有零点（陷波点）。

（1）5阶切比雪夫1型带通滤波器：通带中等纹波，阻带是单调的图1：参数设置注释：Asymmetrical非对称的，只有带通滤波器才有此选项，用于设计非对称结构的滤波器。

Delay Equalize延迟补偿，低通和带通滤波器才有此选项，用于低通滤波器或者带通滤波器的通带群延迟补偿。

延迟补偿的概念：Tx Line:Transmission Line 传输线滤波器Sw Cap:Switched Capacitor开关电容滤波器，Active：有源滤波器，Passive:无源滤波器，Digital:数字滤波器，1st Ele Shunt:滤波器电路结构的第一个元件是并联电感。

1st Ele Series:滤波器电路的第一个元件是串联电容。

Incl Source Bias：Check to include the bias due to the source resistance to appear in the transfer function, frequency response, impedance response, and time response of your filter. For example, if the source resistance is equal to the load resistance, checking this box will cause a -6dB offset will appear in the frequency response, and a factor of .5 will appear in the transfer function and time response. This offset goes away when this box is left unchecked.This box should be left unchecked when using the transfer function for any purpose other than passive filters applications.Complex Terminations:创建滤波器复杂的驱动终端，即自定义滤波器的源终端。

二阶带通滤波器的设计二阶带通滤波器是一种滤波器，可以使特定频率范围内的信号通过，而将其他频率的信号抑制。

它通常由一个高通滤波器和一个低通滤波器级联组成。

在设计二阶带通滤波器时，需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率以及滤波器的类型等参数。

首先，我们需要确定滤波器的通带范围。

带通滤波器可以通过选择适当的通带上下限来实现。

通带上限和下限确定了滤波器在哪个频率范围内起作用。

例如，我们可以选择通带范围为500Hz到2kHz。

然后，确定滤波器的通带增益。

通带增益指的是滤波器在通带范围内的增益情况。

通常，滤波器的通带增益为0dB，表示不对信号进行增益或衰减。

但也可以根据实际需求，设置通带增益为正值或负值。

接下来，我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指信号衰减到一定程度的频率。

在带通滤波器中，我们需要选择低通滤波器和高通滤波器的截止频率。

低通滤波器的截止频率应高于通带上限，而高通滤波器的截止频率应低于通带下限。

一般来说，截止频率的选择应根据信号频谱分布和带宽要求来确定。

在选择截止频率之后，我们需要确定滤波器的类型。

常用的二阶带通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

它们在滤波器的通频带宽、衰减特性和相位响应等方面有不同的性能。

根据具体情况选择最适合的滤波器类型。

一旦确定了以上参数，我们可以开始设计二阶带通滤波器。

设计的主要步骤包括：1.设计低通滤波器：利用所选的滤波器类型，设计一个低通滤波器，其截止频率为所选的通带下限。

2.设计高通滤波器：同样地，利用所选的滤波器类型，设计一个高通滤波器，其截止频率为所选的通带上限。

3.级联滤波器：将低通滤波器和高通滤波器按级联方式连接，形成二阶带通滤波器。

4.调整参数：根据实际应用需求，调整滤波器的参数，如增益、截止频率等。

5.仿真和测试：利用计算机软件或硬件进行滤波器的仿真和测试，检查其频率响应和相位响应等性能是否满足要求。

总结起来，设计二阶带通滤波器需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率和滤波器类型等参数。

电子与电气工程学院课程设计报告课程名称模拟电子技术课程设计设计题目二阶带通滤波器的设计专业名称自动化班级自动化143班学号201学生姓名指导教师2016年5月30日电气学院电子技术课程设计任务书设计名称：二阶带通滤波器的设计学生姓名：指导教师：起止时间：自2016 年 5 月16 日起至2016 年 5 月30 日止一、课程设计目的1.制作一个二阶带通滤波器。

2.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、课程设计任务和基本要求设计任务：1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2.中心频率f O=1KHz；3.增益A V＝1---2；4.品质因数Q＝1~2；5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

基本要求：1.具有放大信号源的作用，能输出相应的波形；2.能够通过一定频率范围内的信号源。

三、设计目标设计的二阶带通滤波器能通过一定频率范围内的信号源。

当输入幅度为1V、频率小于100Hz或大于8000Hz的正弦信号时，基本不能输出正弦波形，而是幅度很小且不规则的曲线。

当输入频率为中心频率周围的正弦信号时，能输出完整且稳定的波形。

即二阶带通滤波器有滤波功能。

电气学院电子技术课程设计指导老师评价表目录摘要与关键字........................................................................................................................................ - 1 -一、二阶带通滤波器的设计要求 .......................................................................................... - 2 -1.1 设计任务及要求.................................................................................................................. - 2 -1.1.1基本要求 ........................................................................................................................... - 2 -1.1.2设计任务 ........................................................................................................................... - 2 -1.1.3设计目标 ........................................................................................................................... - 2 -二、电路设计原理及方案 ........................................................................................................... - 2 -2.1二阶带通滤波器的特点 ................................................................................................... - 2 -2.2设计原理 ................................................................................................................................... - 2 -2.3方案设计与论证 ................................................................................................................... - 2 -三、单元电路设计与参数计算................................................................................................ - 3 -3.1压控电压源二阶带通滤波电路 ................................................................................... - 3 -3.2无限增益多路反馈二阶带通电路 .............................................................................. - 5 -3.3用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）.......................................................................................................................................... - 6 -四、总原理图........................................................................................................................................ - 8 -4.1总原理图 ................................................................................................................................... - 8 -4.2元件清单 ................................................................................................................................... - 9 -五、性能测试与分析.................................................................................................................. - 10 -5.1直流稳压电源性能测试与分析 ................................................................................. - 10 -5.2压控电压源二阶带通滤波电路性能测试与分析 ............................................ - 11 -5.3无限增益多路反馈二阶带通电路性能测试与分析 ....................................... - 14 -六、结论 .............................................................................................................................................. - 16 -七、利用Multisim仿真软件设计体会.......................................................................... - 17 -参考文献 .................................................................................................................................................. - 17 -摘要带通滤波器(band-pass filter)是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰的设备。

摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为0.833KHz、中心频率为5KHz、品质因素为6、最大增益为2的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过Multisim软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。

关键字：带通；滤波器；快速设计法；Multisim仿真；调试；分析误差目录引言·31.设计任务及要求·32.方案选择·33. 二阶有源带通滤波器理论设计·4 3.1 简介··43.2 工作原理··43.3 传递函数及性能参数··53.4 器件参数的选取··63.5 Multisim仿真及仿真数据处理··64. 电路板的制作·84.1 原理图和PCB图的绘制··84.2 电路板制作过程··95. 电路板的调试·105.1 调试的仪器··105.2 调试过程及结果··105.3 调试所遇到的问题··135.4 调试误差分析··136. 结论·13谢辞·15参考文献·16附录·17引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。

本科实验报告课程名称：电路分析原理实验姓名：张腾院系：光电信息工程学系专业：信息工程（光电）学号：3090101649指导教师：谢银芳2011年6 月12 日一、实验目的和要求1、通过实验的设计、调试过程，巩固带通滤波器相关的理论知识；2、通过查阅资料进行带通滤波器的初步设计，并用Pspice进行电路仿真，通过调节电阻电容值进行电路优化；3、掌握在Altium Designer Winter 6 中绘制电路图并转化为PCB的方法；4、通过电路元件的焊接，掌握电路元器件的基本知识及焊接方法；5、通过连接好的电路进行调试，掌握电路常见故障的检测与排除方法以及滤波器性能的测试方法。

二、实验内容和原理（一）实验内容1、概述：通过查阅资料，设计一个带通滤波器。

先用Pspice对电路进行仿真并优化，再用AD6完成PCB板的绘制，在拿到印刷好的电路板后，进行元器件焊接，最后对电路进行调试和测量，并完成实验报告。

2、实验设计要求：1）带通滤波器为有源滤波器，其中运用的集成运放为单运放LF351（在最后焊接电路时改用LF356，它与LF351的管脚、功能都相同）或双运放LF353。

2）滤波器中心频率在100kHz内，具体数值自行选择，同时滤波器应为宽带滤波器。

3）通带内插入损耗小于3dB，阻带损耗大于25 dB，带内纹波小于1 dB。

（二）实验原理1、当滤波器的上截止频率与下截止频率之间的间隔超过近似为2的比值时，该带通滤波器可认为是宽带型的。

滤波器的设计此时可以化为低通滤波器与高通滤波器的级联。

滤波器的设计技术条件也可以化为高通条件和低通条件两个独立的因素，并根据条件分别设计高通和低通滤波器将之级联以满足设计要求。

其中，由于对归一化低通滤波器进行阻容变换并应用高通条件，即可得到所需高通滤波器，所以问题归结为设计合适的低通滤波器。

2、设计滤波器时可以采用巴特沃斯、切比雪夫或椭圆函数逼近方式，根据设计条件可以通过查表得到电路中各元器件的理论值，它们可以根据实际中的标准元器件值进行微调，以此设计符合需要的滤波器。

带通滤波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解带通滤波器的基本原理，掌握其频率响应特性。

2. 学生能够掌握带通滤波器的传递函数、幅频特性及相频特性。

3. 学生能够了解带通滤波器的设计方法，包括切比雪夫、巴特沃斯等滤波器的设计。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，使用电路仿真软件（如Multisim、LTspice等）设计简单的带通滤波器电路。

2. 学生能够分析实际电路中带通滤波器的性能，并进行调试和优化。

3. 学生能够通过实验，观察并验证带通滤波器的频率响应特性。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习带通滤波器，培养对电子电路的兴趣和热情，增强学习动力。

2. 学生在团队协作中，学会沟通、交流，培养合作精神和集体荣誉感。

3. 学生能够认识到带通滤波器在实际应用中的重要性，增强理论联系实际的意识。

课程性质：本课程为电子技术基础课程，以理论与实践相结合的方式进行教学。

学生特点：学生为高二年级电子技术爱好者，具备一定的电子电路基础知识和实践能力。

教学要求：注重理论教学与实践操作相结合，培养学生动手能力和创新能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 带通滤波器原理及其数学描述- 滤波器的基本概念和分类- 带通滤波器的定义和频率响应特性- 带通滤波器的传递函数、幅频特性及相频特性分析2. 带通滤波器设计方法- 切比雪夫滤波器设计原理及方法- 巴特沃斯滤波器设计原理及方法- 其他类型带通滤波器设计方法简介3. 带通滤波器电路分析与仿真- 使用Multisim、LTspice等软件进行带通滤波器电路设计与仿真- 分析实际电路中带通滤波器的性能，并进行调试和优化- 验证带通滤波器频率响应特性的实验方法4. 带通滤波器应用案例及拓展- 带通滤波器在通信、音频等领域的应用案例介绍- 带通滤波器的创新设计思路及发展趋势- 学生拓展实践项目：设计一个特定应用场景下的带通滤波器教学内容安排与进度：第1周：带通滤波器原理及其数学描述第2周：带通滤波器设计方法第3周：带通滤波器电路分析与仿真第4周：带通滤波器应用案例及拓展本教学内容根据课程目标，结合教材章节内容进行科学、系统地组织，旨在帮助学生掌握带通滤波器的基本原理、设计方法和实际应用。

目录前言 (2)工程概括 (3)1.1 IIR数字滤波器工作原理 (3)正文 (4)2.1 数字滤波器介绍 (4)2.2 数字滤波器的分类 (5)2.3 脉冲响应不变法 (5)2.4 双线性变换法 (7)2.5 滤波器的特性及使用函数 (8)3.1 设计步骤 (10)3.2 程序流程图 (11)3.3 MATLAB程序 (11)3.4 仿真结果 (14)3.5 总结 (16)致谢 (16)参考文献 (17)前言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。

目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器（DF，Digital Filter）。

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

MATLAB是英文MA Trix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。

它是美国的MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。

它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术，是一个非常优秀的算法研究与辅助设计的工具。

在设计数字滤波器时，通常采用MATLAB来进行辅助设计和仿真。

本次基课程设计将完成一个数字切比雪夫带通IIR滤波器的设计，利用双线性变换和无限冲激响应IIR原理完成设计，并利用MATLAB进行仿真。

工程概括1.1 IIR 数字滤波器工作原理数字滤波器是一个离散时间系统，输入x(n)是一个时间序列，输出y(n)也是一个时间序列。

如数字滤波器的系统函数为H(z)，其脉冲响应为h(n)，则在时间域内存在下列的关系。

)()()(n h n x n y ⊗=在z 域内，输入和输出存在下列关系：)()()(z X z H z Y =式中，X(z)、Y(z)分别为输入x(n)和输出y(n)的z 变换。

带通滤波器实验报告一、设计目标采用通用运放LM324设计一个二阶有源带通滤波器电路。

带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。

二、工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

实际上，并不存在理想的带通滤波器。

滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。

这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。

三、技术要求1、中心频率处电压增益：1.02、中心频率：2KHz3、频带宽度：1.60—2.40KHz4、输入信号电压：正弦波有效值Ui≤100mV5、电源电压：±12V范围内可任选。

四、实验电路图五.实验multisim仿真及测量步骤实验波特图由上图可知实验电路图满足设计要求中心频率为2KHz,截止频率分别为1.635KHz、2.421KHz,基本符合设计要求。

测量方法及步骤根据电路图连接好电路，直流稳压电源调至±5V，调节函数发生器输入电压为50mV，通过改变函数发生器的输入频率观察交流毫伏表的变化。

所测数据如下：频率电压2KHz 50mV1.64KHz 35mV2.44KHz 35mV由所测数据可知，中心频率为2KHz,频带宽度为1.64—2.44KHz，与设计要求基本一致，试验成功。

六、元件清单及所用仪器面包板一个运算放大器 LM324N 一个电容 4.7μF 一个10nF 两个电阻 40KΩ一个20KΩ一个1.72KΩ一个715Ω一个实验仪器：函数发生器，直流稳压电源，交流毫伏表。

二阶带通滤波器的设计
二阶带通滤波器是一种常用的滤波器类型，用于从信号中提取一定频率范围内
的信号。

它具有一定的带宽和中心频率，可以使频率落在该范围内的信号通过，同时将其他频率的信号削弱或滤除。

设计一个二阶带通滤波器，需要确定以下参数：中心频率、带宽和滤波器的阶数。

中心频率是滤波器起作用的频率，带宽是指通过的频率范围，而滤波器的阶数则决定了滤波器的陡峭度和衰减。

首先，选定所需的中心频率和带宽。

这取决于具体应用的信号特征和需求。

一
般来说，中心频率是要传递的信号的主要频率，带宽则取决于所需的频带范围。

其次，选择适合的滤波器结构。

常见的二阶带通滤波器结构有多种，如Sallen-Key结构、多反馈结构等。

根据实际需求和性能要求，选用合适的结构。

然后，根据所选滤波器结构的传输函数，进行滤波器参数的计算和电路元件的
选择。

这包括计算电阻、电容和放大器增益等参数。

可以使用标准的电路设计工具或计算公式来进行设计计算。

设计完成后，可以进行电路模拟和验证。

通过使用电路仿真软件，验证滤波器
的性能和频率响应。

如果符合预期要求，可以进行实际电路的制作和调试。

在制作和调试过程中，需要注意信号的输入输出匹配、电源供应干净稳定以及
电路的地线布局等。

这些因素都可能影响滤波器的性能和稳定性。

总而言之，设计一个二阶带通滤波器需要确定中心频率、带宽和滤波器的阶数，选择适合的滤波器结构，进行参数计算和电路元件选择，进行电路模拟和验证，最后制作和调试电路。

这样才能得到一个符合要求的二阶带通滤波器。

fir带通滤波器滤波器在信号处理中起着重要的作用，可以去除噪声或者筛选出我们需要的频率成分。

其中，fir（有限冲激响应）滤波器是一种常用的数字滤波器，其特点是可以设计出非常精确的滤波效果。

本文将介绍fir带通滤波器的原理、设计方法以及应用。

一、fir带通滤波器的原理fir带通滤波器是一种将特定频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号抑制的滤波器。

可以理解为，fir带通滤波器在频率响应上有一个中心频率附近的通带，通带内的信号被保留，而通带之外的信号则被抑制。

fir滤波器的基本原理是利用线性相位特性和零相位特性。

通过分析滤波器的频率响应特性，可以得到fir滤波器的系数，进而实现滤波效果。

二、fir带通滤波器的设计方法fir带通滤波器的设计一般包括以下几个步骤：1. 确定滤波器的通带范围和带宽：根据实际需求，确定希望通过的信号频率范围和带宽。

2. 确定滤波器的阶数：阶数决定了滤波器的斜率和频率响应曲线的形状。

一般而言，滤波器的阶数越高，滤波器的性能越好，但计算量也相应增加。

3. 根据滤波器的阶数选择合适的窗函数：窗函数可以影响滤波器的频率响应曲线。

常用的窗函数有矩形窗、汉明窗、布莱克曼窗等。

4. 计算滤波器的系数：根据所选窗函数以及通带范围、带宽等参数，可以采用不同的方法来计算fir滤波器的系数。

其中，常用的方法有频率采样法、最小二乘法等。

5. 对滤波器进行频率响应测试和调整：设计完成后，可以对滤波器进行频率响应测试，根据实际效果进行调整，以满足要求。

三、fir带通滤波器的应用fir带通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. 音频处理：fir带通滤波器可以应用于音频处理，比如去除或增强特定频率范围内的声音信号，提高音频的质量。

2. 图像处理：在图像处理中，fir带通滤波器可以用来增强或者去除特定频率范围内的图像信息，例如在医学图像处理中的边缘检测和轮廓提取。

3. 通信系统：fir带通滤波器在通信系统中常用于解调、调制、信道均衡等环节，以达到信号传输的要求。

时给出了试验结果。

1 设计指标本文针对中心频率为300MHz 的LC滤波器，预期最终达到以下指标：（1）中心频率：；（2）1dB 带宽：5MHz ；（3）VSWR ： 1.5；（4）中心插损：；（5）带外抑制：，；（6）工作温度：-45℃～+65℃。

2 设计过程2.1 基本电路本文从J、K 变换出发，端口阻抗设置为50欧，计算出谐振电容和耦合电容值，设计出的电路如图1所示：300MHz 带通LC 滤波器的设计方法李丽华 秦 华 四川大学锦城学院电子信息工程系 四川成都 611731（1）其中R P 为图1中短接负载阻抗。

电感加载中参数由（2）确定：（2）解决了电基于电感加载之ADS 仿真，制作出成品2所示。

相对带宽为10%左3倍频处带外抑难以调并且中心频率偏离这是因为电感值太除此之外，0.8pF，因此我提高电感电容的值。

为了实现高的工作频率，将谐振电容图2矢网测试图网络出版时间：2013-12-19 16:10网络出版地址：/kcms/detail/11.3571.TN.20131219.1610.002.html型网络，然后再对级间耦合电路进行-T变换，使所有耦合电容元件的容值增大。

通过研究，有两种方法可提高电感，一是首尾电感抽头，二是多数人使用的诺顿变换。

经过比较，采用诺顿变换，即使在3GHz的频率处，衰减也能达50dB,而在相同工艺下，其它变换无法实现。

2.4 最终电路在图3电路原理图的基础上，采用 -T变换和诺顿变换对其进行改进，改进后的原理图如图7所示：通过制作，并精心调试，我们最终得图3变换后的最终电路图(3) 一般用途区：中，此位址空间( 30H~7FH并未加以定义，由使用者自由使用，可以存放程序变数用，然而程序执行时，可功能暂存器中。

以下将说明SFR中各暂存器的功能及用途：8051 单晶片的串列埠是全双工的，实际上SBUF 暂存器分开为两个不同的暂。

设计任务书一、设计目的掌握二阶压控电压源有源滤波器的设计与测试方法二、设计要求和技术指标带通滤波器：通带增益 up A 2；中心频率：0f =1kHz ；品质因数Q=0.707.要求设计电路具有元件少、增益稳定、幅频响应好等特点。

2、设计内容及步骤（1）写出电路的传递函数，正确计算电路元件参数，选择器件，根据所选器件画出电路原理图，并用multisim 进行仿真。

（2）安装、调试有源滤波电路。

（3）设计实验方案，完成滤波器的滤波性能测试。

（4）画出完整电路图，写出设计总结报告。

三、实验报告要求1、写出设计报告，包括设计原理、设计电路、选择电路元器件参数、multisim 仿真结论。

2、组装和调试设计的电路检验该电路是否满足设计指标。

若不满足，改变电路参数值，使其满足设计题目要求。

3、测量电路的幅频特性曲线。

4、写出实验总结报告。

前言随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。

电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，为了培养学生的动手能力，更好的将理论与实践结合起来，以适应电子技术飞速的发展形势，我们必须通过对本次课程设计的理解，从而进一步提高我们的实际动手能力。

滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。

随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。

用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。

滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个带通滤波器。

我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。

在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。

RC有源滤波器设计1.1总方案设计1.1.1方案框图图1.1.1 RC有源滤波总框图1.1.2子框图的作用1 RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。