平面带通滤波器设计说明

课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院
题目：带通滤波器设计
初始条件：直流可调稳压电源一台、信号发生器一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具
体要求）
1、技术要求：
设计一个有源滤波电路，使它能通过规定范围的频率信号（通带范围自己选定），测量幅频特性，求出带通滤波器的带宽并与理论值相比较，通过测量通带内输入输出电压，算出通带电压放大倍数。

2、主要任务：
（一）设计方案
（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；
（2）以模拟器件电路为主，设计一个带通滤波器（实现方案）；
（3）依据设计方案，进行预答辩；
（二）实现方案
（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；
（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；
（6）在面包板上组装电路；
（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；
（8）撰写设计说明书，进行答辩。

3、撰写课程设计说明书：
封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期
任务书
目录（自动生成）
正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；
4、调试过程及结论；
5、心得体会；
6、参考文献
成绩评定表
时间安排：
课程设计时间：17周－18周
17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；
18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。

指导教师签名：年月日
系主任（或负责老师）签名：年月日。

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。

平行耦合微带线带通滤波器调试经验1.通过分析平行耦合微带线带通滤波器的电路结构,提出了一种消除滤波器带宽偏离指定设计带宽和在截止频率附近缓和通带内电压驻波比波动过大的方法.疑问：1.什么是电压驻波比？为什么会导致电压驻波比波动过大？有什么危害？解决的办法？2.远距滤波器的基本单元：就是由2条距离很将近的微带线形成的均衡耦合节,在这2条微带线之间可以产生电磁耦合现象,微带线的奇模、偶模通过公共直奔地板产生的耦合效应产生了奇模特性阻抗(zoo)和偶模特性阻抗(zoe).当微带线长度为滤波器中心频率对应波长的1/4时,微带线就具有了远距滤波器特性,即可形成一个均衡耦合节.由于使用单个远距滤波器单元无法赢得较好的滤波器积极响应和平缓的通带回阻带的过渡阶段,因此常将n+1个均衡耦合节级连以形成平行耦合微带线远距滤波器。

均衡耦合节的两端存有短路、开路2种结构疑问：为什么微带线长度为滤波器中心频率对应波长的四分之一，微带线就具备了带通滤波器的特性？3.带通滤波器的设计步骤：1、制定滤波器的技术要求2、根据技术建议,选取设计方法和挑选最合适的标准低通滤波器参gk(k=0,1,?,n,n+1)3、确认归一化频宽、上边频和下边频,按公式排序奇模、偶模的特征电阻值,从而确认微带线的间隔、宽度、长度4、应用eda工具对初步设计进行仿真、优化,然后进行误差分析或谐范围分析以进一步提高设计质量5、制作样品.疑点：史密斯圆怎么看看？如何排序滤波器的技术参数：截止频率，拎内膨胀，charged膨胀，微带线尺寸如何挑选和排序。

什么就是拎内波纹，如何排序，对滤波器存有和影响？采用ads软件优化过后，采用手工调节曲线时发现改变某些参数时曲线将规律的变化。

具体经验如下：1.当减小s1的值时，s11曲线下移，增大时，s11曲线上移，若曲线中通带内波纹过大，也可以通过调节s1来使得曲线变得光滑，减小带内纹波，当s1减小时还可以使得s11和s21曲线之间的距离增大。

有源带通滤波器设计引言有源带通滤波器是一种常见的滤波器类型，用于滤除特定频率范围内的信号。

本文将介绍有源带通滤波器的设计过程和原理，以及如何使用基本电路元件实现。

有源带通滤波器原理有源带通滤波器是一种组合了放大器和带通滤波器的电路。

通过选择合适的放大器增益和滤波器参数，可以实现在一定频率范围内放大输入信号，并抑制其他频率上的信号。

有源带通滤波器的基本原理是选择适当的带通滤波器作为前馈网络，将放大器的输出信号反馈到滤波器的输入端，以实现对特定频率范围内的信号的放大。

有源带通滤波器设计步骤有源带通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：步骤1：确定滤波器参数首先需要确定希望滤波器通过的频率范围。

这个范围可以根据具体的应用需求来确定。

同时还需要确定滤波器的截止频率和带宽。

这些参数将在后续的设计中使用。

步骤2：选择放大器根据滤波器的参数和所需增益，选择合适的放大器。

放大器的增益应该满足滤波器要求的放大倍数。

步骤3：设计前馈网络根据所选的放大器和滤波器参数，设计前馈网络。

前馈网络应具有带通滤波器的特性，可以选择不同的滤波器拓扑结构，如巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。

步骤4：选择反馈电阻选择合适的反馈电阻，以实现对滤波器输出信号的反馈。

步骤5：分析、模拟和优化进行电路分析和模拟，通过调整电路参数来优化滤波器的性能。

可以使用电路仿真软件进行模拟，并使用适当的优化方法来改善滤波器的频率响应和增益特性。

步骤6：实现电路根据设计结果，通过选取合适的电路元件来实现滤波器电路。

注意选择适当的操作放大器供电电压和电源。

有源带通滤波器设计示例下面是一个示例设计过程，以说明有源带通滤波器的设计思路。

步骤1：确定滤波器参数假设我们希望设计一个有源带通滤波器，通过频率范围为1kHz到10kHz的信号。

截止频率选择为2kHz，带宽选择为1kHz。

步骤2：选择放大器根据所需增益，选择一个增益足够的放大器。

假设选择一个增益为20倍的放大器。

1到30赫兹的带通滤波器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在撰写本文中，我们将重点介绍1到30赫兹的带通滤波器。

带通滤波器是一种常见的电子滤波器，用于选择特定范围内的频率信号。

在本文中，我们将探讨其概念、工作原理和应用。

带通滤波器的基本原理是通过阻止或放行特定频率范围内的信号来实现滤波效果。

比如在1到30赫兹的频率范围内，滤波器可以过滤掉低于1赫兹和高于30赫兹的信号，只保留在这个范围内的信号。

这就使得滤波器非常适用于许多应用，如声音处理、通信系统和医学设备等。

带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成。

低通滤波器可以将低于截止频率的信号通过，而高通滤波器可以将高于截止频率的信号通过。

当这两个滤波器结合在一起时，就形成了一个带通滤波器。

带通滤波器在各个领域都有广泛的应用。

在音频处理中，它可以用于消除噪音，提升音频质量。

在通信系统中，带通滤波器可以用来选择特定频段的信号，以便传输和接收。

在医学设备中，它可以用于识别和分析特定频率范围内的生物信号，如心电图和脑电图等。

综上所述，本文将详细介绍1到30赫兹的带通滤波器的概念、工作原理和应用。

通过阅读本文，读者将能够更好地理解带通滤波器的作用和重要性，并在相关领域中应用其知识。

接下来的章节将进一步探讨带通滤波器的细节和实际应用案例。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述:2.1 赫兹与频率的关系首先，我们将介绍赫兹与频率之间的关系。

赫兹是表示每秒周期性事件发生次数的单位，常用于描述声波、电磁波等波动现象的频率。

频率则是指每单位时间内所发生的周期性事件的次数，通常以赫兹为单位进行衡量。

我们将详细探讨赫兹与频率之间的转换关系，以便读者能够更好地理解本文涉及到的带通滤波器的工作原理。

2.2 带通滤波器的定义与原理在这一部分，我们将详细介绍带通滤波器的定义和原理。

带通滤波器是一种能够通过特定频率范围内的信号，而削弱或排除其他频率范围内的信号的设备。

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。

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。

带通滤波器设计--模拟电⼦技术课程设计报告模拟电⼦技术课程设计报告带通滤波器设计班级：⾃动化1202姓名：杨益伟学号：120900321⽇期：2014年7⽉2⽇信息科学与技术学院⽬录第⼀章设计任务及要求1、1设计概述------------------------------------31、2设计任务及要求------------------------------3 第⼆章总体电路设计⽅案2、1设计思想-----------------------------------42、2各功能的组成-------------------------------52、3总体⼯作过程及⽅案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析3、1各单元电路的选择---------------------------63、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路⼯作原理图及电路仿真结果4、1总体电路⼯作原理图及元件参数的确定---------94、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试5、1使⽤的主要仪器、仪表-----------------------125、2测试的数据与波形---------------------------125、3组装与调试---------------------------------145、4调试出现的故障及解决⽅法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进⽅向6、1设计电路的特点及改进⽅向-------------------14 第七章电路元件参数列表7、1 电路元件⼀览表---------------------------15 第⼋章结束语8、1 对设计题⽬的结论性意见及改进的意向说明----168、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图)参考⽂献第⼀章设计任务及要求1、1设计概述：带通滤波器是指允许某⼀频率范围内的频率分量通过、其他范围的频率分量衰减到极低⽔平的滤波器。

基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计基于ADS的平⾏耦合微带线带通滤波器的设计摘要：本⽂介绍了平⾏耦合微带线带通滤波器的电路结构，阐述了设计带通滤波器的⽅法，最后给出了相对带宽为10%的滤波器设计的实例及仿真分析结果，证明了该⽅法的可⾏性和便捷性。

关键词: ADS; 微带线；带通滤波器；优化0 引⾔微带滤波器具有⼩型化、⾼性能、低成本等优点，在射频电路系统设计中得到⼴泛的应⽤。

其主要技术指标包括传输特性的插⼊损耗及回波损耗，通带内的相移与群时延，寄⽣通带等参数。

传统的设计⽅法是通过经验公式和查表来求得相关参数，⽅法繁琐且精度不⾼。

近年来，随着射频CAD软件的不断发展，微带滤波器的设计也进⼊了⼀个全新的阶段。

借助CAD软件可以避开复杂的理论计算，进⼀步精确和调整设计参数，确保设计出的滤波器特性符合技术要求。

本⽂通过ADS软件对平⾏耦合微带线带通滤波器进⾏优化仿真设计，证明了该⽅法的可⾏性和便捷性。

1微带带通滤波器的理论设计⽅法1.1 微带带通滤波器主要指标和基本设计思想微带滤波器的主要技术指标包括以下⼏个:(1) 通带边界频率与通带内衰减、起伏, 以及阻带边界频率与阻带衰减;(2) 通带的输⼊电压驻波⽐;(3) 通带内的相移与群时延;(4) 寄⽣通带, 它是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的, 即离设计通带⼀定处⼜产⽣了通带。

微波带通滤波器应⽤⼴泛, 结构多样, 但以微带线实现带通滤波器的结构种类有限, 为此,本⽂以平⾏耦合微带线为例来设计微带带通滤波器。

由于单个带通滤波器单元不能提供良好的滤波响应及陡峭的通带- 阻带过渡, ⽽通过级连基本的带通滤波器单元则可以得到⾼性能的滤波效果。

图1所⽰是⼀种多节耦合微带线带通滤波器的结构⽰意图, 这种结构不要求对地连接, 因⽽结构简单, 易于实现, 这是⼀种应⽤⼴泛的滤波器。

整个电路可以印制在很薄(⼩于1mm) 的介质基⽚上;其纵向尺⼨虽和⼯作波长可以⽐拟, 但采⽤⾼介电常数的介质基⽚则可使线上的波长⽐⾃由空间缩⼩⼏倍; 此外, 整个微带电路元件共⽤⼀个接地板, 且只需由导体带条构成电路图形, 因⽽结构⼤为紧凑, ⼤⼤减⼩了其体积和重量。

信息与电气工程学院电子电路仿真及设计CDIO三级项目设计说明书（2013/2014学年第二学期）题目：带通滤波器系统仿真及设计专业班级：通信工程学生：学号：指导教师：设计周数： 2 周2014年7月11日目录1设计目的与要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2振荡器设计 (2)2.1振荡器的组成 (2)2.2振荡器的参数计算 (2)2.3仿真原理图 (3)2.4仿真结果 (3)3带通滤波器设计 (4)3.1滤波器原理 (4)3.2方框图 (4)3.3带通滤波器参数 (5)3.4仿真原理图 (5)3.5仿真结果 (6)4系统整体 (7)4.1仿真原理图 (7)4.2仿真结果 (7)5实际结果 (10)6实践心得 (11)7参考文献 (11)带通滤波器系统仿真及设计1设计目的与要求1.1设计目的（1）学习电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器的设计原理；.（2）由电源、振荡器、滤波器设计指标计算电路元件参数；（3）设计电源、振荡器、二阶RC有源带通滤波器；（4）熟练掌握焊接技术及multisim软件的应用；（5）测量有源滤波器的幅频特性。

1.2 设计要求（1）设计一个线性电源，根据整流、滤波、稳压原理设计正负5V直流电源；（2）根据文氏桥原理设计一正弦波振荡器，该振荡器频率可调，能满足该滤波系统的所要求的频率围和幅度，在此基础上设计带通滤波器（中心频率为1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通带增益Ap=1~5）；（3）设计方法：采用各种电子器件构成带通滤波器电路。

（4）画出有源滤波器的幅频特性曲线图；（5）写出设计报告。

2振荡器的设计2.1振荡器的组成（1）正反馈环节:由RC串、并联电路构成，同时起相位起振作用和选频作用。

同步调整串并联RC谐振电路中的两个电阻，或者同步调整两个电容，可以调整振荡频率，本电路采用的是固定电容值，同时改变两个电阻来进行振荡频率的调节。

（2）负反馈环节:由、、及二极管等元件构成，其中、、主要作用是引入负反馈。