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一种具备高镜像抑制比的带通滤波器设计王海兵【摘要】介绍一种高镜像抑制比的带通滤波器的设计。
在音频领域里所接触的大多为实数滤波器，滤波器的频率点具备对称性的特点，这就对信号处理领域带来很大的麻烦，如AM、FM中频滤波时产生的镜像频率，会对正常的搜台产生很大的干扰。
此设计利用复数滤波器的特点，设计出一种具备高镜像抑制比的带通滤波器，应用于数字调谐收音机解调系统里面。
由于采用的是全集成的复数带通滤波器，节省了传统的外部中频滤波器的成本及空间；实测镜像抑制比达40 dB，大大降低了搜台的误操作，提高了整机系统的信噪比，在信号处理领域有一定的借鉴意义。
%The paper introduces a design of bandpass filter with high image rejection ratio. In the audio field, we contact mostly real filter, this filter have the characteristics of symmetry, which will bring the field of signal processing to a lot of trouble, such as the mirror frequency to produce AM, FM intermediate frequency filtering, will have a lot of interference to the channel search normal, this design uses the characteristics of complex filter, design a rejectio n bandpass filters with high image rejection ratio, it’s used in digital tuning radio demodulation system, due to the use of the fully integrated bandpass filter, saves cost and space outside of the traditional intermediate frequency filter; inhibition ratio of 40 dB image rejection, greatly reduces the error operation channel search, improves the signal-to-noise ratio of the system, has certain reference meanings to the field of signal processing.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P16-19)【关键词】复数域带通滤波器;抑制镜像;信号处理【作者】王海兵【作者单位】无锡市晶源微电子有限公司，江苏无锡 214028【正文语种】中文【中图分类】TN402在现代电子接收机中，如手机、收音机等，内含的低中频放大器需抑制镜像频率信号[1]。
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。
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。
RC有源带通滤波器的设计有源带通滤波器是一种基本的滤波器电路，它可以选择性地通过一定频率范围内的信号，并且具有放大功能。
在设计有源带通滤波器之前，我们首先需要确定所需的滤波特性和频率范围，然后选择合适的滤波器类型和电路拓扑结构。
有源带通滤波器的一种常见电路拓扑结构是Sallen-Key结构，它由一级和二级滤波器级联组成。
在本次设计中，我们将以二级Sallen-Key 结构作为例子进行说明。
首先，我们需要确定所需的滤波特性和频率范围。
假设我们需要设计一个中心频率为1kHz，通带增益为10倍，带宽为500Hz的有源带通滤波器。
接下来，我们选择合适的滤波器类型，例如巴特沃斯滤波器。
接下来，依据设计要求，我们可以计算出滤波器的品质因子Q和截止频率。
品质因子Q可以通过以下公式计算得出：Q=中心频率/带宽因此，Q=1000Hz/500Hz=2截止频率可以通过以下公式计算得出：fc = 中心频率 / (2 * Q)因此，fc = 1000Hz / (2 * 2) = 250Hz根据所得到的Q和fc值，我们可以选择合适的滤波器元件数值，例如电容和电阻。
在Sallen-Key结构中，我们可以选择两个电容和三个电阻。
接下来，我们可以根据标准的频率响应公式计算电流放大器的增益和频率域特性。
有源带通滤波器的传输函数可以表示为：H(s)=-(s/ωc)*(1/(s^2+s/(Q*ωc)+1/(ωc^2)))其中，s是复频域变量，ωc是角频率。
通过计算得到的传输函数，我们可以绘制出滤波器的幅频响应图和相频响应图。
根据滤波器的幅频响应图，我们可以验证滤波器的增益特性和通带带宽范围。
根据滤波器的相频响应图，我们可以验证滤波器的相位特性。
在设计完成后，我们可以进行仿真和实际测试。
通过使用电子设计自动化(EDA)软件进行电路仿真，我们可以验证设计的性能和预测工作点。
在实际测试中，我们可以通过控制信号源和频谱分析仪来验证滤波器的频率特性和频率响应。
目录前言第一章二阶带通滤波器的设计要求 (4)1.1简介 (4)1.2设计任务及要求 (4)第二章系统组成及工作原理 (4)2.1 二阶有源低通滤波器 (4)2.2二阶有源高通滤波器 (7)2.3设计方案 (8)2.3 元件参数选取 (9)2.4二阶带通滤波器设计元件清单 (10)第三章二阶带通滤波器的仿真 (10)3.1 二阶有源带通滤波器仿真电路图 (10)3.2仿真结果及分析 (11)3.3设计总结及心得 (13)参考文献前言近几年，随着冶金、化工、纺织机构等工业使用的各种非线性用电设备，而产生的大量的高次谐波，已导致电网上网正常波形发生严重畸变，影响到供电系统的电能质量和用户用电设备的安全经济运行。
随着生产技术方式的变化，生产力确实得到较大提高，可同时也受到方方面面的限制。
如当人们做出了具体的制度设计需要付诸实践进行试验，试验过程中不可避免地会受到一些偶然随即因素的干扰，为评价新方案的效果，需排除这些随即因素的影响，即，需要一个滤波器。
经滤波以后，对新方案的效果进行检验。
说到滤波器，可分为两种：有源和无源。
有源滤波自身就是谐波源。
其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。
有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。
这样谐波电流就不会流入系统。
无源滤波的优点为运行稳定，技术相对成熟，容量大。
缺点为谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的。
我们通过自身的所学知识设计了这个二阶低通滤波器，并尽可能的调试，希望能得到较好的滤波效果。
第一章二阶带通滤波器的设计要求1.1简介带通滤波器是指能通过某一频率范围的频率分量、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。
带通滤波器毕业设计带通滤波器毕业设计引言：在现代电子技术的发展中，滤波器是一种非常重要的电子元件。
它可以对信号进行处理，去除杂波和干扰，从而提高信号的质量。
而在电子工程师的毕业设计中，设计一个带通滤波器是一项常见的任务。
本文将介绍带通滤波器的原理、设计方法以及实际应用。
一、带通滤波器的原理带通滤波器是一种能够通过一定频率范围内的信号，而削弱其他频率信号的电子元件。
其原理是利用电容、电感和电阻等元件的组合，形成一个能够选择性地通过一定频率范围内信号的电路。
带通滤波器可以分为主动滤波器和被动滤波器两种类型。
主动滤波器采用了运算放大器等主动元件，能够提供放大和反馈功能，从而实现更精确的频率选择。
被动滤波器则只采用了电容、电感和电阻等被动元件，其频率响应相对较简单。
二、带通滤波器的设计方法1. 确定设计要求：在设计带通滤波器时，首先需要明确设计要求，包括通带范围、阻带范围、通带衰减和阻带衰减等参数。
这些参数将决定滤波器的性能和适用场景。
2. 选择滤波器类型：根据设计要求，选择适合的滤波器类型。
常见的带通滤波器类型有Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和Elliptic滤波器等。
它们在通带和阻带的衰减特性、相位响应等方面有所不同，因此需要根据具体需求进行选择。
3. 计算元件数值：根据选择的滤波器类型和设计要求，计算滤波器中各个元件的数值。
这包括电容、电感和电阻等元件的数值选择，以及元件的连接方式和拓扑结构。
4. 仿真和优化：通过电子设计自动化软件，进行滤波器的仿真和优化。
根据仿真结果，对滤波器的性能进行评估和调整，以达到设计要求。
5. 实际制作和测试：根据设计结果，制作实际的滤波器电路，并进行测试和验证。
测试结果将反馈给设计者，以便对设计进行进一步改进和优化。
三、带通滤波器的应用带通滤波器在电子领域有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 语音信号处理：在通信系统中，带通滤波器可以用于去除语音信号中的噪声和杂音，提高通信质量。
水声探测系统放大滤波电路设计与仿真摘要：水声探测系统滤波器必须具备通带内较小的纹波和较快的阻带衰减特性。
本文设计了无限增益多反馈型巴特沃兹二阶带通滤波器，通过滤波器的级联参差合成的带通滤波器具有很平坦的通带和陡峭的阻带，满足定位系统对放大滤波模块的需求。
通过电路仿真验证了系统的可行性，通过对比实测数据和仿真结果相互印证了方案的可靠性、实用性。
关键词：带通滤波器；级联；合成滤波器；Multisim仿真11 引言水声探测系统接收到的目标信号通常都是通过声波传输，声波中的信息通过换能器转换成电信号，此时换能器输出的电信号不仅微弱，而且还掺杂各种噪声源产生的噪声，使得目标信号不易提取[1-2]。
对于低信噪比信号，为了定位不同舰船产生的目标噪声方位，需要在前置通道中对来自换能器的信号进行放大滤波处理。
所以在水声探测系统前置通道中，放大滤波器是必不可少甚至是至关重要的环节。
水声探测系统接收机要求滤波器通带特性好、阻带衰减快[3]。
本文通过设计不同频段的参差合成带通滤波器的方式实现了通带低纹波和阻带衰减快的目标。
文中详细论述相关电路结构、元件参数和仿真结果。
对设计的滤波器和放大电路进行了Multisim仿真以及实物样机对比验证。
期望能给电路设计者提供一份可以借鉴的资料。
2电路设计与仿真水声探测系统需要长时间工作且接收到的信号是毫伏量级甚至是微伏量级，大量的背景噪声和目标辐射噪声掺杂在一起，为了将微弱信号从背景噪声中提取出来放大滤波电路必须具有低功耗、良好的本底噪声。
放大滤波电路通常由电源模块、放大模块和滤波模块组成。
如图1所示。
图1放大滤波电路原理框图放大滤波电路中电源模块是将电池输出电压变换成放大滤波电路集成运放的供电电压，为电路提供低纹波电源。
前置放大电路通过低功耗、低噪声运算放大器将定位系统水听器输出信号进行电压放大，提高信号的幅值。
滤波电路通过低噪声运算放大器搭建的有源带通滤波器，滤除海洋环境干扰等背景噪声。
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。
