高阶LC滤波器设计的仿真与实现

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。

现代电子学实验报告设计课题：LC滤波器设计专业班级：学生姓名：指导教师：设计时间：LC滤波器的设计一、实验目的设计和制作LC滤波器二、实验设备TDS2000B数字存储示波器SP3060型数字合成扫频仪MT 4080 handheld METER三、实验内容（一）ADS仿真1、定k型LPF（例2.6）设计截止频率为50MHz,且特征阻抗为50Ω的5阶π形定k型LPF。

步骤：1）归一化LPF的设计数据对截止频率进行变换，待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值M为：M=待设计滤波器截止频率/基准滤波器的截止频率=50MHz/（1/2π）Hz ≈3.1415927×10^62）用这个M值去除基准滤波器的所有电感和电容的值，得到的特征阻抗仍为归一化特征阻抗1Ω，而截止频率从归一化截止频率1/(2π)Hz变成了50Hz的滤波器的各元件参数。

3）接着把特征阻抗从1Ω换成50Ω。

为此要求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器特征阻抗的比值K。

K=待设计滤波器特征阻抗/基准滤波器特征阻抗=50Ω/1Ω4）将中间结果滤波器的所有电感值各乘以K，将中间结果滤波器的所有电容值各除以K，即得实验设计结果。

电路图：衰减和延时：3、巴特沃斯型LPF（例3.7）试设计并制作截止频率为1.3GHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型LPF。

步骤：以这个归一化LPF为基准滤波器，将截止频率从1/（2π）变换成190MHz，将特征阻抗从1Ω换成50Ω即可得到所要设计的滤波器。

M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=1.3GHz/1/（2π）≈8.168×10^9K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗=50Ω/1Ω=50电路图：衰减特性和反射损耗：截至频率附近的衰减特性：4、切比雪夫型LPF（例4.5）试设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶π形切比雪夫型LPF。

步骤：1）为进行截止频率变换求出比值M≈1.934×10^9。

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。

高阶LC滤波器设计的仿真与实现( 海格通信产业集团 高迎帅)摘要：本文以椭圆低通滤波器设计为例，讲述了LC滤波器设计的基本思路和方法，并仿真和工程实现的几点差异。

通过实验测试分析了产生差异的原因，并提出了几点进行高阶滤波器设计应当注意的几点细节问题。

关键词：椭圆低通滤波器、阻带衰减、辐射干扰前 言在射频电路设计中，滤波器是最基本的单元之一。

在我们的产品中有很多不同种类不同用途的滤波器，例如LC滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等等，无论是什么形式的滤波器，他们的作用是相同的，就是在保证有用信号顺利通过的同时尽可能地抑制带外无用信号。

其中，LC滤波器是应用最广泛的滤波器形式之一。

在滤波器设计中出现的问题多数是共性问题，因此在下文中，我们主要以LC滤波器中的椭圆低通滤波起来进行讨论。

滤波器的性能指标滤波器的性能可以使用几种指标参数来衡量。

在这里，我们首先简单说明一下椭圆低通、滤波器的几种参数的定义。

下图是一个标准的椭圆滤波器的传输曲线，通常，我们使用S参数来表示无源滤波器网络的各项特性，其中S21是我们最关心的一种特性，即前向功率传输特性。

图1 滤波器参数定义滤波器的仿真设计关于椭圆低通滤波器的数学表示和设计公式推导就不再详细说明了。

在这里主要介绍使用工程的方法进行滤波器的方法。

在进行滤波器设计时，首先根据电路的需要订制滤波器的各项指标，如通带宽度、带内波动、阻带衰减等，然后通过查表计算或者使用相关的EDA软件进行电路参数确定。

将得出的参数输入计算机使用软件进行波形仿真，进行参数的仔细调整。

在这里，我们以接收机前端低通滤波器的设计为例。

要求参数如下：1、通带宽度：31.5MHz2、带内波动：≤1dB3、带内损耗：≤1.5dB4、阻带衰减：≥80dB使用EDA软件FILTER进行设计，可以得到滤波器的电路参数如下：图2 仿真设计结果仿真波形如图一所示。

需要注意的是在以上电路参数中，电感和电容的值不一定是标准系列的值。

lc滤波器实验报告西电实验报告：LC滤波器在西电的应用引言：LC滤波器是一种常见的电子滤波器，由电感（L）和电容（C）组成。

它可以通过选择合适的电感和电容值来实现对特定频率的信号的滤波和衰减。

本实验旨在通过实际操作和测量，验证LC滤波器在西电的应用。

实验目的：1. 了解LC滤波器的基本原理和工作方式；2. 学习如何设计和搭建一个LC滤波器电路；3. 实际测量并分析LC滤波器的频率响应特性。

实验器材：1. 信号发生器2. 电感3. 电容4. 示波器5. 电阻、导线等辅助器材实验步骤：1. 实验前准备：a. 根据实验要求，选择合适的电感和电容值；b. 搭建LC滤波器电路，按照电路图连接电感、电容和其他器件；c. 将信号发生器的输出端与滤波器输入端相连；d. 连接示波器的输入端与滤波器输出端相连。

2. 实验测量：a. 调节信号发生器的频率，从低频到高频逐渐改变输出信号的频率；b. 在每个频率点上，使用示波器测量滤波器输出信号的幅度和相位；c. 记录测量结果，并绘制频率响应曲线。

实验结果：根据实验测量所得的数据，我们可以绘制出LC滤波器的频率响应曲线。

该曲线显示了滤波器在不同频率下的衰减特性。

通过分析曲线，我们可以得出以下结论：1. LC滤波器具有截止频率：当频率低于截止频率时，滤波器对信号的衰减较小，信号能够通过滤波器；当频率高于截止频率时，滤波器对信号的衰减较大，信号被滤波器阻塞。

2. LC滤波器的截止频率与电感和电容的数值有关：当电感值增大或电容值减小时，截止频率会变得较低，滤波器对低频信号的衰减能力增强；当电感值减小或电容值增大时，截止频率会变得较高，滤波器对高频信号的衰减能力增强。

3. LC滤波器的相位响应：在截止频率附近，滤波器的相位响应会发生变化，这可能导致信号的相位延迟或提前。

实验分析：通过本次实验，我们深入了解了LC滤波器的原理和特性。

LC滤波器在电子电路设计中有着广泛的应用，可以用于滤除噪声、分离频率、调整频率响应等。

研究与设计电 子 测 量 技 术ELECT RON IC M EASU REM ENT T ECH NOLOGY第33卷第5期2010年5月LC滤波器设计方法介绍及其仿真特性比较刘砚涛 刘玉蓓 尹 伟(北京强度环境研究所 北京 100076)摘 要:对低通滤波器(L PF)的设计方法进行介绍,包括定K型及m推演形L PF,并利用滤波器设计软件A nsoft Desig ner对所设计的滤波器进行特性仿真和比较。

最后简单介绍了一下L C高通(H PF)和带通(BPF)滤波器的设计方法。

本文的介绍对滤波器设计理论基础有了更透彻了解,也为更好设计滤波器软件提供了理论指导。

关键词:L C滤波器设计 低通滤波器 A nso ft Desig ner 仿真特性中图分类号:T M02 文献标识码:AIntroduction of design methods of LC filter and simulationof responding characteristicsL iu Y antao L iu Y ubei Yin W ei(Beijing Institute of Stru cture and En vironmen t Engin eering,Beijing100076)Abstract:Int roduct ion of design methods o f Lo w P ass F ilter(L PF)are emphasized,included the t ype K and the m educed.T hen the filter s r esponding cha racterist ics thro ug h Ansoft Desig ner simulatio n ar e co mpar ed to o btain the best filter ing capability.F inally,desig n met ho ds o f High Pass F ilter(H PF)and Band Pass Filter(BPF)ar e br iefly intr oduced,w hich ar e similar w ith LP F.T his paper is helpful for a per fect understanding o f the L C filter design theo ry, so as to pr ov ide the theor etical g uidance for the development o f better filter softw are.Keywords:LC filter desig n;Lo w P ass F ilter;Ansoft Desig ner;respo nding character istic simulation0 引 言LC滤波器在难以使用运算放大器等器件的高频、宽频领域中起着极为重要的作用。

LC滤波器的仿真设计孙永波(安徽大学物理与材料科学学院，安徽合肥 230039)摘要：随着电子信息的发展，LC滤波器作为信号处理所不可缺少的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，对于它的设计受到了人们广泛的关注。

本文主要介绍LC滤波器的发展现状及仿真设计过程。

关键词：LC滤波器；ADS；仿真；带阻Simulation and Design of LC filterSun Yong-bo(School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China)Abstract With the development of electronic information, the LC filter, as an integral part of signal processing, has also been a rapid development and the wide range of applications, its design has been widespread concerned. This paper describes the development status of LC filter and simulation design process.Keywords LC Filter; ADS; Simulation; Band-elimination引言如今，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。

与此同时，无线通信对射频\微波滤波器的要求也比以往任何时候都更严格——更轻的重量，更小的尺寸，更低的成本。

这就要求我们在原有滤波器的理论上更深入的研究其原理和设计方法。

基于Matlab的LC滤波电路建模及仿真450120206 钱骁摘要：本文对三相LC滤波电路进行分析，先建立空间状态方程，再利用Matlab进行模拟仿真。

关键字：LC滤波电路Matlab 仿真一、建立空间状态表达式LC滤波电路如图1所示：L fL loadLC图1 三相LC滤波器根据KCL定律，对端点a流入、流出的电流进行分析：i iA+i ca=i ab+i LA(1-1)根据i ca=C f dV LCAdt ，i ab=C f dV LABdt可将（1-1）式写为：i iA+C f dV LCAdt=i LA+C f dV LABdt(1-2)同理，可对b，c两点分析得：i iB+C f dV LABdt =i LB+C f dV LBCdt(1-3)i iC+C f dV LBCdt =i LC+C f dV LCAdt(1-4)由(1-2)、(1-3)、(1-4)三式可得：{C f (dV LCA dt +dV LBC dt −2×dV LABdt )=−i iA +i iB +i LA −i LB C f (dV LAB dt +dV LCA dt −2×dVLBC dt )=−i iB +i iC +i LB −i LC C f (dV LBC dt +dV LAB dt −2×dV LCA dt)=−i iC +i iA +i LC −iLA (1-5)根据KVL 定律，可得：V LAB +V LBC +V LCA =0 (1-6)根据式(1-6)，可将式(1-5)改写成：{dV LABdt=i iAB 3C f −i LAB 3C f dV LABdt =i iAB 3C f−i LAB 3C fdV LAB dt=i iAB 3C f −i LAB3C f (1-6)对于逆变器的输出侧运用KVL 定律，可得：{di iABdt=−V LAB L f +V iAB L f di iBCdt =−V LBC L f+V iBC L fdi iCA dt=−V LCA L f +V iCAL f (1-7)对负载侧运用KVL 定律可得：{ V LAB =L load diLA dt +R load i LA −L load diLBdt −R load i LB V LAB =L load di LA dt +R load i LA −L load diLB dt −R load i LB V LAB=L load di LA dt +R load i LA −L load di LB dt −R load i LB (1-8)以上也可以写为：{di LABdt =−R loadL load i LAB +V LABL load di LABdt=−R load L load i LAB +VLAB L loaddi LAB dt=−R load L loadi LAB +V LAB L load(1-9)至此，我们可以将式(1-6)、(1-7) 和(1-6)改写为：{dV Ldt =13C f I i −13C f I L dI idt=−1L f V L +1L fV i dI L dt =1L loadV L −R load L loadIL(1-10)其中，V L =[V LAB V LBC V LCA ]，I i =[i AB i BC i CA ]=[i iA −i iB i iB −i iC i iC −i iA ]， V i =[V iAB V iBC V iCA ]，I L =[i LABi LBC i LCA ]=[i LA −i LBi LB −i LC i LC −i LA]。

基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真..课程论文（作业）封面（XXXX年度第2 学期）课程名称：MATLAB应用技术课程编号：19600546x 学生姓名：张丽学号：A19140280 年级：XXXX年 6 月28 日成绩：教师签字：开课- MATLAB应用技术课程编号：19600546x 学生姓名：张丽学号：A19140280 年级：XXXX年 6 月28 日成绩：教师签字：开课：第1 周---第16 周评阅日期：年月日东北农业大学基于MATLAB的高阶低通滤波器的设计与仿真摘要：滤波器在现代通信领域内有很广泛的应用，随着多媒体技术的发展，特别是MATLAB应用技术的出现，因其具有强大的数值计算功能和仿真功能，已成为目前全球各类高校关于线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等许多课程的基本应用工具。

本文利用MATLAB的butter涵数设计了8阶的巴特沃斯低通滤波器，并进行了仿真。

仿真输入信号采用的是三个不同频率正弦信号的合成。

将合成后的信号通过低通滤波器，实现了对高频信号部分的过滤。

采用MATLAB设计滤波器，使原来非常复杂的程序设计变成了简单的函数调用MATLAB信号处理工具箱为滤波器设计及分析提供了非常优秀的辅助设计工具。

关键词：低通；滤波器；MATLAB1 前言随着现代通信技术的不断的进步与发展，滤波器是现代通讯系统中不可缺少的器件之一，在过去的几年中迅速发展的过滤器是一种复杂的选频网络，其对在一定的频率范围内的信号予以很小的衰减,使这部分信号可以通过,而其它电信号予以很大程度上的衰减使其不能通过，从而尽可能地阻止这部分信号通。

本次研究的课题就是对一组合成信号通过滤波器后分离出需要频率的信号并利用MATLAB软件仿真，用MATLAB对矩阵操作,绘图函数和数据、实现算法、创建用户界面,连接其他的编程语言、程序等,主要应用于工程方面的计算、控制与设计、信号处理以及通讯、数字图像处理、金融模型的建立与设计等。