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第一章绪论随着社会的发展和科技的进步尤其是电力电子装置的广泛应用，一方面电力系统中的谐波污染随着非线性负载的数量和容量日益增加而日趋严重，另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求也越来越高，因此对电力系统的谐波污染进行综合治理已成为摆在科技工作者面前的一个具有重要现实意义的研究课题。
1.1谐波的危害国际上公认的谐波含义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。
由于谐波的频率是基波频率的整倍数，也常称之为高次谐波。
在国际电工标准(IEC555-2，1982)和国际大电网会议(CIGRE)的文献中定义：“谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的h次分量”。
IEEE标准中(参见IEEE标准519～1981)定义为：“谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。
谐波是由与电力系统相连的各种非线性负载产生的。
造成系统正弦波形畸变、产生谐波的设备和负荷称为谐波源。
一切非线性的设备和负荷都是谐波源。
当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递、变换、吸收系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统注入大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低，损坏系统设备，威胁电力系统的安全运行，增加电力系统的功率损耗等，给系统带来危害。
在大多数情况下，电网中的谐波成分可能不会对电网和电气设备构成严重的威胁，但在一定条件下，谐波成分会严重影响电气装置及联到该装置上的设备的正常运行，甚至会影响电力系统本身的安全稳定运行目前电力系统谐波已成为影响电能质量的公害，其危害主要表现在以下几个方面[1]：（1）对电力系统的危害谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
谐波影响各种电气设备的正常工作。
谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。
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。
耦合谐振器带通滤波器的设计方法电容耦合谐振时滤波器的一般形式如图所示。
n 阶滤波器需要n 个并联谐振电路并包含n 各节点。
后面的表中列出了全极点滤波器的q 参数和k 参数。
利用这些参数可以得到图中所示形式的滤波器元件值。
对于每一个网络，q 1和q N 对应于第一个和最后一个谐振电路。
参数以k 12、k 23等表示，他们与图中所示的耦合电容相关联。
设计步骤如下：1 计算所需要的滤波器通带Q 值（Q B ）dBB BW f Q 30=（1）其中 f 0 为滤波器的中心频率BW 3dB 为滤波器的3dB 带宽2 从所选滤波器类型和阶数n 所对应的表中确定q 和k 。
对这些参数去归一化：11q Q Q B ×= （2） n B n q Q Q ×= （3） Bxy xy Q k K =（4）3 选择合适的电感L 后，信号内组和负载电阻刻有下列公式求出： 10LQ R S ω= （5） n L LQ R 0ω= （6）4 总的节点电容由下式确定： LC j 201ω=（7）于是，可由下式算出耦合电容：j xy xy C K C = （8）5 连接到每个节点的总电容应等于C j ，因此，并联谐振电路的并联电容等于总的节点电容减去连接该节点的耦合电容。
例如;121C C C j −= （9） 23122C C C C j −−= （10） 78677C C C C j −−= （11）将相邻节点短路到地，使连接与该节点的耦合电容能与调谐电路并联，从而使每个节点均可以调谐到f 0。
用这种方法计算出的滤波器在一般情况下它的输入、输出阻抗与其选择的滤波器类型和初始确定的电感值有关。
而在实际应用中我们希望滤波器的输入、输出阻抗能满足50Ω射频电路的需求。
在这种情况下，我们有两种方法可以解决上述问题。
第一种方法，改变谐振器的电感值使其接近我们所需要的输入输出阻抗值。
但这种方法存在着不可避免的缺陷。
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。
![一种LC中频带通滤波器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/99582aa8336c1eb91b375d13.png)
专利名称：一种LC中频带通滤波器专利类型：实用新型专利
发明人：石庆谱
申请号：CN201520517953.5
申请日：20150716
公开号：CN204697023U
公开日：
20151007
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种滤波器，尤其是涉及一种带外抑制性能优越的LC中频带通滤波器。
本实用新型的第五阶串联LC谐振电路并联有反馈电容C6和并联电感L6，其中，反馈电容C6的输入端连接第三电容C3的输出端，反馈电容C6的输出端连接信号输出端口RFout，并联电感L6的输入端连接第三电容C3的输出端，并联电感L6的输出端连接信号输出端口RFout。
本实用新型结构简单，体积小，选频性能好、带内插入损耗小，带外抑制强，制造成本低，适于批量生产，可广泛应用于需要中频滤波的场合。
申请人：佛山市禅信通科技有限公司
地址：528051 广东省佛山市禅城区塱宝西路60号四座四层自编1号
国籍：CN
代理机构：北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：赵蕊红
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RLC 带通滤波器的设计与测试—— 通信学院 一、概念：带通滤波器能将某一频率范围内的电压传输到输出端，滤掉该频率范围外的电压。
表征带通滤波器性质的重要参数有三个：A 、中心频率0f ：当电路的转移函数分母为纯实数是频率的值。
中心频率亦称谐振频率。
当电路的频率等于谐振频率时，激励函数的频率与电路自然响应的频率相等，称电路处于谐振状态。
中心频率即通带的几何中心。
B 、带宽β：带宽及通带的宽度。
其中21c c ωωβ-=，1c ω、2c ω为两截止频率。
C 、品质因数Q ：品质因数是中心角频率（0ω）与带宽的比值。
品质因数表明了通带宽度与频率在横轴上的位置无关，同时也表明了幅度特性曲线的形状与频率无关。
二、设计方案：方案一：串联RCL 振荡电路构造带通滤波器 电路图为：则有电压转移比为：jLCL C L R L R L j C j R R U U j H i )1()/(1)(20ωωωωωω-+=++==••])/1()/(arctan[90)(2ωωωθ--=︒LC C R j且222)]/([])/1[()/()(L R LC L R j H ωωωω+-=于是根据中心频率的定义（电路转移函数的分母为纯实数时的频率）， 则有LCf LC LC ππωωω21210100020==⇔=⇔=-下面计算截止频率1c ω和2c ω。
在频率等于截止频率时，转移函数的幅值为)(22)(210maxωωj H j H =。
又当LC10=ω时，)(ωj H 有最大值（中心频率为通带几何中心，即转移函数最大幅值处）。
则有2022000max )/(])/1[()/()()(L R LC L R j H j H ⋅+-==ωωωωω1)//1(])/1()/1[()/()/(1222=⋅+-⋅=L R LC LC LC L R LC （＊）设（＊）式左侧为21，则有 1)]/()/(1[1)]/([])/1[()/()(2222+-⋅⋅=+-=R L R C L R LC L R j H c c c c c c ωωωωωω012=-⋅±⋅⇔CR L c c ωω故解之有LCL R LR LC L R L R c c 1)2(21)2(22221++=++-=ωω由此可以验证 LCc c 1210=⋅=ωωω，与前面计算结果相同，故方法正确。
带通滤波器设计指南通滤波器是一种常见的电子电路，它可以通过选择某个频率范围内的信号而削弱或排除其他频率的信号。
通滤波器常用于信号处理、通信系统和音频设备中。
本文将为读者提供一个通滤波器设计指南，帮助大家理解通滤波器的原理和设计过程。
通滤波器的基本原理是基于信号在电路中传递时的频率响应。
通滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
低通滤波器允许低频信号通过，而削弱或阻断高频信号；高通滤波器则允许高频信号通过，削弱或阻断低频信号。
带通滤波器通过选择某个频率范围内的信号而削弱其他频率的信号；带阻滤波器则排除某个频率范围内的信号。
设计通滤波器时，首先需要确定需要滤除或保留的频率范围。
根据具体应用，选择适当的滤波器类型。
然后，需要确定滤波器的阻带衰减和过渡带宽要求，并考虑滤波器的性能要求和成本约束。
通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：1. 确定滤波器类型和频率范围：根据应用需求，选择合适的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻滤波器。
确定所需滤波的频率范围。
2. 选择滤波器的拓扑结构：滤波器的拓扑结构决定了滤波器的性能和特性。
常见的滤波器拓扑结构包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波器和激励器滤波器等。
3. 计算滤波器参数：根据滤波器的频率范围和性能要求，计算滤波器的参数，如截止频率、阻带衰减、过渡带宽等。
这些参数可以通过传递函数、频率响应或其他滤波器参数来计算得出。
4. 选择滤波器元件：根据计算得出的滤波器参数，选择合适的电阻、电容或电感元件。
这些元件的选择要考虑到它们的频率响应、功率容纳能力和成本。
5. 滤波器的仿真和调试：使用电子电路仿真工具，如SPICE软件，对设计的滤波器进行仿真和调试。
可以通过改变滤波器的元件值、调整滤波器的参数来优化滤波器的性能。
6. 制造和测试：根据设计图纸，制造滤波器电路。
通过测试滤波器电路的性能，检验滤波器是否满足设计要求。
如果需要，可以对滤波器电路进行调整和修改。
带通滤波器的设计报告设计报告：带通滤波器一、引言：二、设计原理：带通滤波器的工作原理是只允许特定频率范围的信号通过滤波器。
其设计的关键在于确定带通滤波器的中心频率和带宽。
常见的带通滤波器包括主动滤波器和被动滤波器，其中主动滤波器采用放大器和运算放大器等主动元件工作，而被动滤波器则主要由电容器和电感器等被动元件组成。
三、设计步骤：1.确定滤波器的中心频率和带宽：根据实际需求，选择需要通过的频率范围，然后计算出滤波器的中心频率和带宽。
2.选择滤波器的类型：根据设计要求，选择适合的滤波器类型，如二阶巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。
3.计算滤波器的参数：根据选择的滤波器类型，计算出所需的电阻、电容和电感等参数数值。
4.组装滤波器电路：根据计算结果，组装相应的电路，包括放大器、电容和电感等元件，构成带通滤波器。
5.进行实验验证：使用信号发生器提供输入信号，通过示波器观察滤波器的输出情况，验证滤波器的设计效果。
四、实现过程中的问题及解决方案：1.参数计算问题：参数计算是滤波器设计中的重要步骤，对滤波器性能有直接影响。
解决方法是通过查阅资料或使用相关软件进行计算，同时根据实际需求进行调整。
2.元件选型问题：选择适合的电容器和电感器等元件也是滤波器设计中的关键步骤。
解决方法是根据设计要求选择合适的元件，考虑其额定参数和价格等因素。
3.实验验证问题：在实验过程中可能会遇到输出信号不稳定、频率失真等问题。
解决方法是检查电路连接是否正确，调整电源参数和放大器增益等，确保滤波器正常工作。
五、总结：通过本次带通滤波器的设计过程，我们深入了解了带通滤波器的原理和设计步骤。
在实践中遇到的问题都得到了解决，并且通过实验验证了滤波器的设计效果。
带通滤波器在电子电路设计中具有广泛的应用，本设计报告对于滤波器设计感兴趣的读者将会提供有用的参考和指导。
《电子设计与制作》
课
程
设
计
报
告
一. 题目
基于并联谐振回路的中频带通滤波器的设计
1. 原理
()⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+
-=
+++
=
rC r L
j L
j
Cr
L
C j C
j L j r L j r Z ωωωωωωω111111
(式1.1)
并联谐振回路在谐振频率点的阻抗最大，相频特性曲线斜率为负。
带通滤波器的作用是只允许某一段频带内的信号通过，而将此频带外的信号阻断，这种滤波器经常用于抗干扰设备中，以便接受某一范围内的有效信号，而消除高频段极低频段的干扰和噪声.
2电路图：
图1-1.
3设计内容：设计一个高Q值的并联谐振回路,设计一个工作频率为450 KHZ 的中频积分清洗滤波器，
了解并联谐振回路及带通滤波器的工作原理
4结果分析：
图1-2.
数据分析：
表1-1.
F Ｒ１C1 Ｌ１BW Ｉ
8Ｋ 10nF 12.5uH 4.5KHZ 100mA 450KHZ
题目：包波电路分析
一． 原理：
等幅高频振荡信号的检波
由上图可以看到，加到二极管两端的电压为O S D U U U -= ， 考虑了检波器输出负载两端电压对二极管的反馈效应。
1.
电容C 的充电过程。
假定电容C 两端在t=0时未存储电荷，则当输入信号电压加上后，在正半周时二极管导通，电流i 对电容C 充电，充电时间常为D R C(其中D R 为二极管的导通内阻)。
因为D R 很小，则D R C 也很小，使得电容C 两端
的电压上升很快。
2.
二极管的偏零截止。
L R ,C 两端电压Uo 的建立，相对二极管是附加了负偏置电
压Uo ，因此实际加在二极管两端的电压为O S D U U U -=。
当Uo 达到图中的A 点值时，会在o s U U =的瞬间，二极管两端电压D U =0，使二极管零偏截止。
3.
电容C 的放电过程。
在D U =0的瞬间，电容C 上的已充电电荷又转为通过电阻L R 放电，同时O U 减小。
放电时间常数为L R C ，因为L R 》D r ,放电过程较慢，而在放电中使D U < 0的时间内，二极管一直处于截止状态。
4.
充放电的动态平衡。
上述放电过程一直持续到o s U U =，当O S U U >时，二极管又开始导通，Us 又通过D r 向电容C 充电，如此往复循环。
但由于电容C 的充电速度远大于放电速度，使得O U 在这种不断的充放电过程中逐渐增大，直到电容C 上的充电电荷量等于放电电荷量，充放电达到动态平衡。
此时O U 便在平均值AV U 上下按角频率c ω作锯齿状的等幅波动。
1. 电路图
2 波形图
原电路的波形
将载波变为5KHZ ，其余参数不变
将电容变为100nF，其余参数不变
3设计内容
构建一个二极管包络检波电路，观察输出波形。
要求
载波频率设置为10KHZ,调制信号频率为800HZ，输入调制度设置为0.5
4结果分析
电路由二极管D和 R L C 低通滤波器相串接构成。
输入U S 时,通过D的电流i在R L C 电路产生平均电压U AV ,该电压又反作用于D上（称平均电压负反馈效应），影
响通过二极管的电流。
若U s=V cm(1+M a cosΩt)cosωC t
则U AV=ηd V cm+ηd M a V cm cosΩt=V AV+U av
其中U av∝UΩ
所以实现了线性检波。
∙电容两端存在锯齿脉冲电压U0 称未滤净的残余高频电压，U AV 输出平均电压反映了包络变化规律。
∙二极管的导通角φ很小（）,所以动态平衡时它工作在信号峰值
附近。
∙检波性能与 R L C 时间常数相关，R L C 愈大U0愈小，U AV 愈大检波性能愈好。
②检波指标
∙检波效率ηd=U AV/V m（t）=cosφ≈1
∙输入电阻从能量观点来看：
P i=V m2/2R i P L=V AV2/R L
P i≈P L , V m≈V AV
∴R i=R L/2
o非线性失真
负峰切割失真
原因：检波器与下级电路连接时，一般采用阻容耦合电路。
C c为隔值电容，对Ω呈交流短路，C c 两端电压为V AV 。
R i2为下级电路输入电阻，V AV在R L、R i2分压后在R L两端得V A电压反作用到二极管两端，若V A>V smmin ，D截止，使输出调制信号电压在其负峰值附近将被削平，出现负峰切割失真。
o克服失真条件：为了克服负峰切割失真，要求V A≤V smmin可得到克服失真的
条件
(RΩ为交流负载)
可见，交直流负载电阻越接近，不产生负峰切割失真所允许的M a值越接近于
1。
M a一定时，交直流负载电阻值的差别受到不产生负峰切割失真的限制。
解决方法
I) 若R i2很大，可将R L分为R L1+R L2
取，
RΩ=R L1+R L2∥R i2≈R L1+R L2=R L
II) 若R i2很小，则在R L与R i2之间接一射随器
（高输入阻抗低输出阻抗）起到阻抗匹配的作用。
5 设计心得
通过这次实训，我将书本上的知识应用于实践，学会了一些电子电路仿真设计能力，过程中虽然遇到了一些困难，但是解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。
在训中让我深切感受到了实践是学生学习知识、运用知识的最好捷径，亲身实践也增强了我们认识问题、分析问题、解决问题的能力。
而且对于Multisi软件也有了一定的认识和了解
1. 能够独立的完成简单电子产品的安装。
2. 熟悉了有关软件Multisim的使用。
3.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查阅
有关的电子器件图书等。
