三.滤波器的仿真设计20110419

大物仿真实验整流滤波电路实验一、实验简介现代工农业生产和日常生活中，广泛使用交流电。

主要原因在于：与直流电相比，交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义。

例如在远距离输电时，采用较高的电压可以减少线路上的损失。

对于用户来说，采用较低的电压既安全又可降低电气设备的绝缘要求。

这种电压的升高和降低，在交流供电系统中可以很方便而又经济地由变压器来实现。

此外，异步电动机比起直流电动机来，具有构造简单、价格便宜，运行可靠等优点。

在一些非用直流电不可的场合，如工业上的电解和电镀等，也可利用整流设备，将交流电转化为直流电。

交流电的电压(或电流)随时间作周期性变化。

实际上，所谓交流电包括各种各样的波形，如正弦波、方波、锯齿波等。

本实验中，我们主要讨论正弦交流电。

其原因在于，正弦交流电在工业中得到广泛应用，因为它在生产、输送和应用上比起直流电来有不少优点；此外，正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波，这有利于保护电气设备的绝缘性能和减少电气设备运行中的能量损耗。

各种非正弦交流电都由各种频率的正弦交流电叠加而成，因此可用正弦交流电的分析方法来分析非正弦交流电。

二极管是晶体二极管的简称，也叫半导体二极管，用半导体单晶材料（主要是锗和硅）制成，是半导体器件中最基本的一种器件，是一种具有单方向导电特性的无源半导体器件。

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

其中，整流二极管是将交流电能转变为直流电能的半导体器件之一，整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。

硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。

通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。

这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。

整流二极管主要用于各种低频整流电路。

实验目的是测量二极管的正向和反向伏安特性关系，学习、了解整流滤波电路的基本工作原理，掌握交流电路基本特性(例如用傅氏分析法)及交流电各参数的测量方法。

河南X X X X学院Henan CaCaCaca Institute 毕业设计(论文）题目：滤波器设计技术原理研究与仿真学院×××××学院专业××××工程年级××××级班级××××班姓名×××学号×××××指导教师×××2012 年12 月滤波器的研究与基于桥式整流滤波的滤波器设计摘要滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。

在电力行业，谐波对电力系统的危害是很大的，所以它被广泛的运用到电力行业中；随着大功率电子器件的出现，谐波干扰已经是工业生产和科研事业发展的巨大的障碍，应运而生的滤波器产品也就派上用场，滤波器的发展前景是不可小视的，可以说凡有电子产品的地方必有滤波器产品。

另外滤波器可以有效地抑制带外噪声，均衡所使用频带的幅度、相位特性，因此，它被广泛地应用于通信、数据采集、控制等各类电子系统中。

SummaryFilter is to reduce or eliminate the effect of harmonic on electric power system electrical components. In power industry, harmonic on power system of against is is large of, so it is broad of using to power industry in the; as power electronic devices of appears, harmonic interference has is industrial production and research cause development of great of obstacles, came into being of filter manager products also on sent Shang used, filter of development prospects is not small of, can said where has electronic products of local will has filter manager products. Filters can effectively suppress outside noise, balanced frequency bands used by amplitude and phase characteristics and, therefore, it is widely used in communication, data acquisition, control and other electronic systems.目录第一章前言 (3)1.1引言（课题的意义） (3)1.2本课题主要的研究工作 (3)1.3论文的章节安排 (4)1.4本章小结 (5)第二章滤波器的研究 (6)2.1滤波器叙述与研究 (6)2.11滤波器的概述 (6)2.12滤波器的作用 (6)2.13滤波器的设计原理 (7)2.14滤波器的其它资料 (8)2.2常见种类滤波器的论述 (14)2.3本章小结 (21)第三章总体方案论证 (22)3.1设计的功能与方案 (22)3.2选择方案与论证 (22)3.3本章小结 (22)第四章设计系统并做出原理图仿真 (23)4.1设计基本原理 (23)4.2进行P r o t e u s仿真 (24)4.3本章小结 (25)第五章硬件的设计与实物 (26)5.1设计硬件概述 (26)5.2制作出实物并检测 (26)5.3本章小结 (28)第六章结束语 (29)参考文献 (30)第一章前言1.1引言（课题的意义）滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。

带阻滤波器的设计与仿真摘要：本文利用ADS设计了一个带阻滤波器，预期目标是满足中心频率为6GHz，相对带宽为9%，带内波纹小于0.2dB，阻带衰减大于25dB，在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰减小于3dB，输入输出阻抗为50Ω。

设计完成对其进行优化，结果证明，优化之后，带阻滤波器的的各项参数更加符合预期的要求。

关键字：ADS；带阻滤波器；优化The Design And Simulation Of Bandstop FilterAbstract: this paper ADS design a band elimination filter, anticipated goal is to meet the center frequency for 6 GHz, relative bandwidth for 9%, less than 0.2 dB with inner ripple, stop-band attenuation more than 25 dB, 5.5 GHz in frequency and 6.5 GHz place, less than 3 dB attenuation, input/output impedance for 50 Ω. Design completed the optimization results show, after optimization, with the parameters of the stop filter more in line with the requirements of the expected.Key Words: ADS;Bandstop filter; optimization一、引言带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。

要想得到带阻滤波器，只需将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以实现。

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。

实验五：集成运算放大电路测试及滤波器的测试
一、实验目的：
1、 进一步熟悉Muitisim 仿真软件电路原理图的创建过程。

2、 掌握利用转移函数分析法测量直接耦合放大电路的放大倍数、输入阻抗和输出阻抗
方法。

二、实验内容： （1）、
1、 由函数信号发生器产生频率1KHZ ，峰峰值为20uV 的两路正弦信号，测量输出端电压，
计算电路放大倍数。

课程名称 电子线路仿真 实验成绩 指导教师
实 验 报 告
院系 信息工程学院 班级 学号 姓名 日期
2、 利用转移函数分析法完成对电路放大倍数、输入电阻和输出电阻的测试。

（2）设计一个一阶低通有源滤波器：要求截至频率为10KHZ，电容选用1nF，Au=2。

提示：运放采用uA147。

并仿真验证之。

三、实验总结：。

射频滤波器的设计与仿真毕业设计首先，射频滤波器的设计需要明确设计要求和性能指标。

在本设计中，我们选择了一个带通滤波器作为研究对象，要求滤波器具有较好的通带特性和抑制带特性。

具体地，我们希望滤波器的通带范围为2GHz至4GHz，通带波纹小于1dB，抑制带最小衰减为20dB。

其次，射频滤波器的设计可以采用传统的网络理论方法，如电抗耦合法、串联法、并联法等。

在本设计中，我们选择了电抗耦合法进行设计。

电抗耦合法通过选择合适的电抗元件（电感和电容）来实现滤波器的频率响应。

具体地，我们根据设计要求选择了合适的电感和电容值，并通过计算和模拟来验证设计的有效性。

然后，射频滤波器的仿真可以借助于电磁仿真软件，如ADS、HFSS等。

在本设计中，我们选择了ADS软件进行滤波器的仿真。

ADS软件提供了丰富的射频元件模型和仿真工具，可以方便地进行滤波器的建模和仿真。

具体地，我们根据设计的电路图和元件参数，在ADS中建立了一个滤波器的电路模型，并通过参数优化和频率响应分析来验证设计的有效性。

最后，射频滤波器的设计与仿真还需要考虑实际的制造和调试过程。

在本设计中，我们将选择合适的电感和电容元件，并进行布局和连接的设计，以便实现滤波器的制造。

同时，在制造完成后，我们将进行实际的调试和测试，以验证滤波器的性能和指标是否满足设计要求。

总之，本毕业设计旨在通过设计和仿真一个射频滤波器，来探索射频滤波器的设计原理和仿真方法。

通过本设计，我们希望能够深入了解射频滤波器的工作原理和设计方法，并通过实际制造和调试来验证设计的有效性。

希望本设计能够为射频滤波器的设计与仿真提供一定的参考和指导。

电子科技大学中山学院电子工程系学生实验报告课程名称HFSS电磁仿真实验实验名称实验一-带通滤波器的仿真班级，分组14无线技术实验时间 2017年03月07日姓名，学号指导教师袁海军报告内容一、实验目的（1）加深对滤波器理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力；（2）掌握HFSS实现带通滤波器混频的方法和步骤；（3）掌握用HFSS实现带通滤波器的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础。

二、实验原理和电路说明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。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.三、实验内容和数据记录为了方便创建模型，在Tools>Options>HFSSOptions中将Duplicate boundaries with geometry复选框选中，这样可以使得在复制模型的同时，所设置的边界也一同复制。

2）设置求解类型将求解类型设置为激励求解类型：（1）在菜单栏中点击HFSS>SolutionType。

（2）如图5-1-7所示，在弹出的SolutionType窗口中：(a)选择DrivenModal。

(b)点击OK按钮。

图5-1-7设置求解类型3）设置模型单位（1）在菜单栏中点击3DModeler>Units。

（2）在弹出的如图5-1-8所示的窗口中设置模型单位，在此可选择：mm。

图5-1-8设置单位4）建立滤波器模型（1）首先建立介质基片，建立后的模型如图5-1-9所示。

图5-1-9建立介质基片（a）在菜单栏中点击Draw>Box或者在工具栏中点击按钮，这时可以在3D窗口中创建长方体模型。

（b）在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标，即X：-20，Y：-35，Z：0.0按回车键结束输入。

2001.7 B ６０通信领域一向要求精确的频率控制和频率鉴别设计人员做了很多努力许多应用中都采用了石英晶体因为它们具有非常好的频率选择性在这一频率范围内在双向移动通信以及点对点射频通信晶体滤波器起到更为重要的作用在分立晶体滤波器中而单片滤波器中分立晶体滤波器可分为窄带宽带滤波器和极宽带滤波器分立谐振滤波器要比单片滤波器的设计更好分立晶体滤波器在设计时有更大的灵活性利用晶体静态电容设计出窄带晶体滤波器两种实现方式的优点和缺点与石英元件的物理特性和电路本身的性能有关介绍了中心频率为３０ＭＨｚ的分立晶体滤波器的设计频率稳定性以及衰减相关的精确参数此外并给出了滤波器的热性能分析中心频率３０ＭＨｚ１０ＫＨｚ无限衰减频率位于离中心频率１２个半带宽的地方８５ｐｐｍ选用了梯形滤波器（参见图１其中晶体工作于基本模式切割角度为３５ｏ１５相对晶体光轴当采用合适的石英晶体时的温度范围内２０ｐｐｍ的稳定度是很容易的即并联与串联电容的比值这只有采用ＡＴ切割方式才能达到而且这一配置方式轻微的不对称性并没有太大的影响在此应用中因此在电路中不需要采用微调电容器即使由于并联电容的射频滤波器的仿真和设计Simulation and Design of RF Filters2001.7 B ６１变化而造成所有峰值不精确重合此外因此晶体中的寄生振荡对这一配置影响也较小还允许采用具有相似阻抗的谐振器接近谐振频率时晶体可以利用串联的电阻Ｒ１此外还有一个并联电容Ｃ０对工作在３０ＭＨｚ左右的ＡＴ方式切割的晶体从表１和表２可以观察到这一结构是中心对称的滤波器仿真在建立样机前有很多程序可以采用从图２和图３我们可以看到仔细观察图２中的响应可以看到３ｄＢ带宽比要求的带宽稍微窄一些还有点轻微的不对称谐振器等效电路的电容比确定的最大带宽为图３示出了无限衰减频率位于离中心频率１２个半带宽的地方８０ｐｐｍ然而事先确定滤波器随温度变化的频率是非常重要的为确定滤波器的热性能为此必须包括晶体等效电路参数的热性能在－２０＋７０频率稳定度为为清楚起见）时的曲线以及在正常温度时的曲线这一温度图５示出了温度在工作范围内变化时以ｐｐｍ表示同时正如图４中看到的８５ｐｐｍ的晶体设计的滤波器大约变为对于其它情况图４给出的是最不利的情况为满足设计要求之所以选择这一网络类型是因为可以提供窄且稳定的带宽同时滤波器的温度变化要比晶体大为得到给定温度稳定性的滤波器钟灿涛。

下模拟滤波器的仿真设计摘要:本文提出了用MATLAB简化设计模拟滤波器的方法,着重对巴特沃思滤波器的编程设计进行了研究,并绘制出其幅频特性曲线。

关键词:MATLAB设计模拟滤波器在信号处理时,通常都会遇到有用信号中混入噪声的问题,因此需要用滤波器来消除或减弱噪声对信号的干扰。

模拟滤波器的设计一般包括两个方面:首先是根据设计的技术指标即滤波器的幅频特性,确定滤波器的传递函数H(s);其次是设计实际网络实现这一传递函数。

解决滤波器H(s)设计的关键是要找到这种逼近函数,目前已找到了多种逼近函数。

然而,不论哪种设计都需要进行非常繁琐的计算,计算出结果还需要查表。

MATLAB中提供了相当强的函数用于模拟滤波器的设计,通过编程可以很容易的实现低通、高通、带通、带阻滤波器,并画出滤波器的幅频特性曲线。

本文主要研究用MATLAB实现巴特沃斯滤波器。

1设计低通滤波器:要求在通带截止频率fc=2kHz处,衰减3dB,阻带始点频率fz=4kHz处,衰减15dB。

按照传统的求法,计算n需要代入公式n==2.468n取整,n=3.然后查表,得传递函数模型。

由此可以看出,计算复杂,并且如果没有表,就写不出传递函数。

下面用MATLAB来设计该滤波器,计算阶数、截止频率,并画出滤波器幅频特性。

wp=2000*2*pi;ws=4000*2*pi;Rp=3;Rs=15;[N,Wn]=buttord(wp,ws,Rp,Rs,'s')%计算阶数和截止频率Fc=Wn/(2*pi);[b,a]=butter(N,Wn,'s');%计算滤波器传递函数多项式系数[z,p,k]=butter(N,Wn,'s');%得到滤波器零点、极点和增益w=linspace(1,4000,1000)*2*pi;H=freqs(b,a,w);magH=abs(H);phaH=unwrap(angle(H));plot(w/(2*pi),20*log10(magH),'k');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度(dB)');title('巴特沃思模拟滤波器')gridon运行结果:N=3Wn=4209e+004图1巴特沃思低通滤波器的幅频特性2设计带通滤波器:对于高通、带通、带阻滤波器的设计,传统的做法是先根据对高通、带通、带阻等滤波器特性指标要求,导出相应的低通原型的指标来,确定低通原型的H(s),再根据一定变换关系得出高通、带通、带阻滤波器的H(s)。