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滤波器频率响应特性仿真实验滤波器频率响应特性仿真实验一、实验目的1、通过本次实验进一步学习应用软件Labview8.5的使用。
2、加深对滤波器概念及滤波器频率响应特性的认识与理解。
3、掌握点频法和扫频法测量滤波器频率响应特性的原理与方法。
二、实验仪器1、学生用微机一台。
2、Labview8.5软件。
三、实验内容1、学习Labview8.5编程软件，自行设计虚拟函数信号发生器，利用点频法进行实验，设计点频法实验程序并进行实验。
2、利用已设计的虚拟函数扫频信号源进行各种滤波器频响特性测试实验，并记录频率响应特性曲线。
3、有兴趣的同学可以思考并设计相位频率响应特性测试的仿真实验程序的设计并进行实验。
（选作）四、设计性实验报告1、要求有明确的设计性实验目的，原理和方法。
2、要有设计结果，即虚拟实验程序。
3、要对低通、高通、带通、带阻四种滤波器的频率响应特性进行实验验证并最终给出各自的频率响应特性曲线及截止频率。
4、对于点频法实验过程，必须列表记录输入信号频率变化（自己调节）过程中输入输出波形的幅度变化，可按下表进行记录，并根据数据记录画出特性曲线，标明截止频率，若是扫频源法则直接截图得到扶贫响应特性曲线即可。
5、根据实验过程以及实验现象写出实验小结或体会。
五、实验记录说明：1、选用正弦信号，它的幅值定为12、滤波器的阶数选10阶3、为方便计算输出幅值，我将输入幅值定为1，这样的话，输出幅值在数值是等于正峰值的。
4、在做实验的时候，依次将滤波器换为低通、高通、带通、带阻四种类型A、实验仪器的连接如下图：B、低通滤波器(截止频率50HZ)实验数值的记录：C、高通滤波器(截止频率100HZ) 实验数据记录D、带通滤波器（低截止频率80HZ,高截止频率130HZ）实验数据记录E、带阻滤波器(低截止频率80HZ,高截止频率130HZ)实验数据记录六、实验小结1，本实验比较细，做的时候要有耐心，在记录数据的时候，注意不要抄左了！2，在比较频率范围的时候，要选的恰到好处，不要太长，也不要太短，能够把滤波特性曲线描绘出来就行了。
滤波的Multisim仿真1. 引言在电子电路设计中，滤波器是一种常用的电路组件，用于去除信号中的噪声或者选择特定频率范围内的信号。
滤波器可以通过不同的滤波算法和电路结构来实现，其中Multisim是一款常用的电子电路仿真软件，可以用于设计和验证各种类型的滤波器。
本文将介绍如何使用Multisim进行滤波器的仿真。
首先会详细介绍Multisim软件的基本操作和界面布局，然后会以一个低通滤波器为例，演示如何利用Multisim进行仿真并分析其输出结果。
2. Multisim软件介绍Multisim是由美国国家仪器（National Instruments）公司开发的一款集成电路设计与仿真软件。
它提供了丰富的元件库和强大的仿真功能，能够帮助工程师们快速设计、验证和优化各种类型的电子电路。
Multisim软件具有直观友好的用户界面，可以轻松实现原理图绘制、参数设置、仿真运行等操作。
它支持多种不同级别的模型库，并且提供了多种仿真分析工具，如直流分析、交流分析、传递函数分析等，可以满足不同需求的设计和验证任务。
3. Multisim的基本操作3.1 界面布局Multisim的界面主要由以下几个部分组成：•工具栏：提供了常用的绘图工具和仿真控制按钮。
•元件库：包含了各种类型的电子元件，可以从中选择并拖放到原理图中。
•原理图编辑区：用于绘制电路原理图。
•参数设置区：用于设置元件的参数和仿真条件。
•输出窗口：显示仿真结果和错误信息。
3.2 元件选择与连接在Multisim中，可以通过从元件库中选择合适的元件，并将其拖放到原理图编辑区来构建电路。
常见的电子元件如电阻、电容、电感等都可以在Multisim中找到。
连接元件时，只需将鼠标指针移动到一个元件上的引脚上，并拖动至另一个元件的引脚上即可完成连接。
Multisim会自动判断引脚之间是否存在合适的连接关系，并进行连线。
3.3 参数设置与仿真运行在设计滤波器之前，需要为每个元件设置合适的参数。
实验九基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验滤波器频率响应特性实验通常有点频法与扫频法两种。
点频法简单而易于实现，但数据记录与处理比较麻烦，通常是列表进行数据记录，再根据列表数据粗略绘制幅频响应特性曲线。
扫频法直接输入扫频正弦波信号，可以更加直观的观察到滤波输出信号随输入信号频率变化而变化的连续过程。
但是在实验箱上要得到扫频正弦信号源比较困难，通常是利用单片机低频锯齿波信号对函数信号发生器产生的正弦信号进行频率控制而实现扫频。
电路原理复杂、设备成本高，而且必须分段扫频，调节过程复杂，输出信号幅度难以控制。
基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验能很好的解决扫频信号源的问题，实现扫频法测量滤波器的频率响应特性，同时该仿真实验同样可以实现点频法测量频向特性。
一、实验目的1、通过基于LabVIEW的滤波器频率响应特性仿真实验，进一步学习和掌握LabVIEW软件的使用与编程方法与技巧。
2、学习扫虚拟频信号源的设计。
2、学会扫频法测量滤波器的频率响应特性。
4、通过实验，进一步区分不同滤波器的滤波原理。
二、实验原理1、滤波器基本原理参见实验八的实验原理之图5-31、5-32。
2、滤波器频率响应特性仿真实验程序设计基本原理滤波器皮褛响应特性测试实验通常有点频法与扫频法两种方法，采用基于LabVIEW的仿真实验既可以采用点频法，也可以采用扫频法。
点频法使用普通的频率与幅度可调的虚拟正弦波信号源，扫频法则设计专用虚拟扫频信号源作为实验的输入信号。
点频法与扫频法仿真实验程序设计的原理框图分别如图5-35和图5-36所示：图5-35 点频法仿真实验程序设计原理框图图5-36 扫频法仿真实验程序设计原理框图点频法仿真实验程序原理框图如图5-35所示，实验程序中滤波器可以任意更换，比如换做低通、高通、带通、带阻等等。
正弦波信号发生器的的幅度与频率可调，增加实验时的灵活性。
同时频率可调也正是点频法实验必须的条件。
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。
滤波器的仿真实验报告
《滤波器的仿真实验报告》
近年来，滤波器在信号处理领域中扮演着至关重要的角色。
在数字信号处理中，滤波器可以用来去除噪音、提取特定频率的信号以及改善信号的质量。
为了更
好地理解滤波器的工作原理和性能，我们进行了一系列的仿真实验，并撰写了
本报告以总结实验结果。
首先，我们使用MATLAB软件进行了滤波器的仿真实验。
通过输入不同类型的
信号，我们测试了低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器的性能。
实验结果表明，这些滤波器能够有效地滤除不需要的频率成分，从而提取出我们感兴趣的
信号。
此外，我们还对滤波器的频率响应、相位响应和群延迟进行了分析，以
评估滤波器在不同频率下的性能表现。
其次，我们利用Simulink工具进行了滤波器的仿真实验。
通过搭建滤波器的模型，并输入不同类型的信号进行仿真，我们观察到了滤波器在时域和频域下的
响应特性。
实验结果显示，滤波器对于不同频率的信号有着不同的响应，并且
能够有效地对信号进行处理和改善。
最后，我们对比了不同类型的滤波器在仿真实验中的性能表现，包括Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和Elliptic滤波器等。
通过比较它们在频率响应、相位响应和群延迟等方面的表现，我们得出了不同滤波器的优缺点，
并为不同应用场景下的滤波器选择提供了参考依据。
综上所述，通过滤波器的仿真实验，我们更深入地理解了滤波器的工作原理和
性能特性，为信号处理领域的应用提供了重要的参考依据。
我们相信，本报告
将对相关领域的研究和实践工作具有一定的指导意义。
用O r C A D L i t e9.2仿真滤波器性能吴中华滤波器是无线电通讯、电子测量及自动控制系统等诸多领域中广泛采用的电路形式之一，主要作用是传输某一频率范围内的模拟信号及抑制干扰等等。
为提高性能滤波器常采用多级的有源电路形式，这就使电路的分析变得复杂起来，就是说即使我们通过较复杂的数学推导过程求出了输出与输入之间的关系，也很难精确地绘制出这个曲线的图形，自然也就无法直观地得出滤波器的电路性能及参数。
幸好现在有多种电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）软件可帮助我们轻松的解决这些问题。
本文以一个典型的带通滤波器为例，介绍“Orcad Lite 9.2”的仿真分析方法及步骤。
1.编辑电路原理图要对电路进行仿真,首先需要绘出电路原理图、给出元件属性。
启动“Orcad Lite 9.2”的“Edition\Capture Lite Edition”子程序，新建一个项目文件后便可在“Orcad Capture_Lite _[/_(SCHEMATIC1: PAGE1)]”的绘图页窗口中绘制电路图，绘制电路图的方法同其它EDA软件的绘制过程相似，包括放置元件、连接电气导线、设置元件属性等等，这些命令集中在“Place”和“E dit”菜单中。
“OrCAD Lite9.2”系统会将这些电路图中的相关信息存入相应的文件中，作为仿真分析的基本依据。
本文待仿真分析的滤波器电路如图1。
图12．设置交流AC Sweep扫描参数、分析频率特性在Capture窗口中，请选择菜单“PSpice\New Simulation Profile”打开“New Simulation”对话框。
在“Name”栏内输入分组的文件名称如“AC SW”，然后单击“Create”按钮调出“Simulation Settings_tran”对话框,这是设置“P S pice”仿真参数的集成对话框，在“Analysis type”栏内选择仿真类型“AC Sweep/Noise”，设置交流扫描分析，将“AC Sweep Type”栏设为“Decade”(幂次显示)，“Star”栏（仿真起点频率）设为300Hz，“End”栏（仿真终点频率）设为3KHz ，就是说输入信号的幅度保持不变，频率在规定的范围内变化。
滤波器仿真
滤波器仿真是一种通过计算机软件模拟滤波器工作的方法。
它可以用来分析滤波器的频率响应、相位响应和时域响应，以评估滤波器的性能。
要进行滤波器仿真，首先需要选择一种合适的仿真软件。
常用的软件包括MATLAB、Simulink、Python中的scipy 和ltspice等。
选定了软件之后，就可以开始进行滤波器仿真了。
首先，需要确定滤波器的设计参数，例如截止频率、滤波
器类型（低通、高通、带通、带阻等）、阶数等。
根据这
些参数，可以使用软件中提供的滤波器设计工具，设计出
滤波器的传输函数或差分方程。
然后，可以输入需要滤波的信号。
可以使用软件提供的函
数生成标准信号，或者从文件中加载实际信号。
将信号输
入滤波器后，软件会自动计算出滤波后的输出信号。
最后，可以通过软件提供的绘图工具，绘制出滤波器的频率响应、相位响应和时域响应。
可以根据这些图像来评估滤波器的性能，并进行必要的优化。
需要注意的是，滤波器仿真只是一种近似方法，实际滤波器的性能可能会受到电路元件的非理想性、噪声等因素的影响。
因此，在设计实际应用中的滤波器时，还需要进行实际的电路实现和测试。
规格严格、功夫到家论中频滤波器的仿真设计题目：中频滤波器仿真姓名：学号：一．设计原理分析1.滤波器相关背景1.1滤波器电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。
滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。
信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。
信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。
滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。
而滤波器就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。
在滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。
因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性。
因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。
1.2中频滤波器中频滤波器相当于一个带通滤波器，它选出需要的混频分量，抵制掉其他不需要的信号。
一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。
实际上，并不存在理想的带通滤波器。
滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。
这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。
通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。
然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。
这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。
带通滤波器的应用区域：许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。
这种有源带通滤波器的中心频率，在中心频率fo处的电压增益Ao=B3/2B1，品质因数，3dB带宽B=1/（п*R3*C）也可根据设计确定的Q、fo、Ao值，去求出带通滤波器的各元件参数值。
R1=Q/（2пfoAoC），R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC），R3=2Q/（2пfoC）。
上式中，当fo=1KHz时，C取0.01Uf。
此电路亦可用于一般的选频放大。
有源带通滤波器电路，此电路亦可使用单电源。
2.中频滤波器结构2.1 一般滤波器结构滤波电路的一般结构图1所示，图中的Vi (t)表示输入信号，V（t）为输出信号。
假设滤波器是一个线形时不变网络，则在复频域内其传递函数为：图1 滤波一般结构图式中A（s）是滤波电路的电压传递函数，对于频率来说（s=jω）则有：其中│A（jω）│为传递函数的模，φ(ω)为其相位角。
在滤波电路中关心的另一个量是时延τ（ω），它定义为：通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ(ω)作线性变化，即时延响应τ（ω）为常数时，输出信号才可能避免失真。
2.2 主要参数1)中心频率：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
2)截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
3)通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，B=（f2-f1）。
分数带宽（fractionalbandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
4)纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
5)带内波动（Passband Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。
1dB带宽内的带内波动是1dB。
6)阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。
该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。
通常有两种提法：一种为要求对某一给定带外频率fs抑制多少dB，计算方法为fs处衰减量As-IL；另一种为提出表征滤波器幅频响应与理想矩形接近程度的指标——矩形系数（KxdB>1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可为40dB、30dB、20dB 等）。
滤波器阶数越多，矩形度越高——即K越接近理想值1。
7)延迟（Td）：指信号通过滤波器所需要的时间，数值上为传输相位函数对角频率的导数，即Td=df/dv。
2.3 中频滤波器的结构及实现低通滤波器实现原理已被大家熟知。
而一般的带通滤波都是通过对低通滤波的转换得到的.带通滤波电路是低通与高通滤波电路相串联构成的，如图2所示，需要满足的条件是低通滤波电路的截止角频率ωH 大于高通滤波电路的截止角频率ωL，两者串联所覆盖的通带就提供了一个带通响应。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减（│A（jω）│＝０）。
这样的系统是物理上不可实现的，理想与实际的频域响应是不太一样的。
如图3所示，图中ωL 为低频段截止角频率，ωH高频段截止角频率，ω0为中心角频率，它有两个阻带：0＜ω＜ωL和ω＞ωH，因此带宽B＝ωH－ωL。
（a）（b）图2 带通滤波器的电路构成图3 带通滤波器幅频响应根据数字信号处理教程(第三版),可以知道低通滤波器到带通滤波器的转换可以利用Z 域-Z域圆图的变换公式如下：3.实施方案1)根据需求设计滤波器的各类指标；2)利用Ansoft Designer软件自带的一个滤波器设计工具，可以方便地设计出满足使用要求的射频滤波器。
选择所需的滤波器模型、响应类型以及各参数，查看生成的响应曲线。
若符合要求，可生成具体滤波器电路；3)修改滤波器仿真设置参数，执行仿真。
验证其参数和指标是否符合需求。
4.测试方案软件测试：利用ADS完成原理图的绘制、电路参数的优化仿真，版图的仿真。
1)生成原理图，设置电路的基本参数，进行仿真电路设置；2)进行优化设置进行优化。
可以对低频段截止频率、高频段截止频率、纹波和矩形系数进行优化，软件仿真和实际情况会有一定的偏差，在设定优化参数时可以适当增加通带的带宽，对于其他的参数可根据优化的结果进行调整；二．具体实现1.系统框图通常带通滤波器的设计分为两个阶段，前一个阶段是依据归一化LPF设计出通带宽度等于待设计BPF带宽的LPF，后一个阶段是把这个通带宽度等于待设计BPF带宽的LPF变换成BPF。
设计步骤如图4所示：图4根据归一化LPF设计数据设计BPF步骤由于ADS软件自带的滤波器设计功能，因此省去了计算部分，可直接利用滤波器设计向导完成中通滤波器的设计。
2.软件实现ADS软件是射频电路设计中的常用软件之一，参与射频设计工作经常用到，是必须掌握的软件之一。
它有着强大的滤波器设计功能，可以方便的设计出符合要求的中通滤波器，操作具体过程如下：（1）新建“zhongtong_Prj”工程，建一名为“ztpass”原理图，执行菜单【Design Guide】→【Filter】，选择“Filter Control …”项，弹出对话框。
（2）单击图标，在“Filter DG-All”面板中选择一个双端口中通滤波器模型如下图：回到滤波器设计向导中，打开“Filter Assistant”标签页，滤波器类型选“Gaussian”,即高斯响应。
在设计向导中输入滤波器参数如图；并设置为8阶；First Element选为“Series”，即第一个元器件是串联元器件，然后单击【Redraw】就可看到高斯响应曲线，如图所示。
（3）返回原理图，双击滤波器元器件查看参数，属性选“Set All”单击【Apply】，然后【OK】，此时滤波器所有参数都显示出来。
（4）选择滤波器模型，单击图标，得到滤波器的子电路，如图所示。
3.仿真分析（1）在滤波器设计向导中选择“simulation Assistant”标签页，“Start”为0，“Stop”为100mHz，“Step”为0.5MHz。
（2）单击【simulate】，开始仿真，仿真结果如图所示。
（3）也可以使用S_Param仿真，在原理图设计窗口中选择“simulation-S_Param”元器件面板列表，添加两个终端负载及S参量仿真控制器到原理图中，完成设置的原理图如图所示。
ADS仿真出的70M中频滤波器的幅频曲线从仿真波形可以看出在70M时衰减大于零可以完成带通的要求。
具体实际效果的实现还需要进行版图仿真，并进行硬件实现。
