高通滤波器

《信号与系统分析》高通滤波器课程设计

院系：电子与信息工程学院

班级：电信11-2班

姓名：孙倩

学号：11071201019

指导老师：石雁祥胡津建

日期：2012年12月27日

一阶无源高通滤波器设计

班级：电信11-2班姓名：孙倩学号：11071201019

一、课程设计目的：

（1）熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法；

（2）进一步提高自己的动手实践能力；

（3）掌握专业课程设计报告；

（4）设计一个截止频率为10500Hz的高通滤波器。二、课程设计仪器

三、设计滤波器的整体思路

1、设计思路

（1）首先根据滤波器的基本原理，设计出其基本组成框图。

（2）根据有源高通滤波器的原理图，按照层次化、模块化、参数化的设计思路，完成设计电路。

（3）画出电路图，根据KCL列出电路的频率响应函数，进行复频域分析，讨论其频率特性。

（4）根据设计要求，求出元件参数，并求出实际滤波器参数。

（5）应用Multisim软件进行仿真分析，并分析其性能。

（6）应用matlab软件对其进行编程分析，仿真测试。

2、设计指标：截止频率为10500Hz的高通滤波器。

3、滤波器的有关参数

（1）实际滤波器的基本参数：理想滤波器是不存在的，其特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，故需用更多参数来描述。

（2）截止频率

f：是高通滤波器通带与阻带的界限频率。

幅频特性值等于0.707

A所对应的频率称为滤波器的3dB截止频

率。以

A为参考值，0.7070A对应于-3dB点，即相对于0A衰减3dB。

若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半功率点。

（3）纹波幅度d：在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值

A相

0比，越小越好，一般应远小于-3dB。

（4）滤波器因数（或矩形系数）:滤波器因数是滤波器选择性的另一种表示方式，它是利用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值来衡量滤波器选择性，理想滤波器=1，常用滤波器=1－5，显然，越接近于1，滤波器选择性越好。

滤波器的截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。

四、一阶高通滤波电路设计

1．定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率

以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。

2.一阶高通滤波器电路图如下：

3、计算公式

（1）频率响应：

jwRC

jwc

R R jw H 1

111)(+

=

+

=

)

(1

1)()(jw F jwc

R R

R jwc R jw F jw Y ∙+

=∙+=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=

+=

w wc wrc jw H 2

2

11

11

)(

1

（2）截止频率：电阻与电容的乘积（R ×C ）是时间常数；

它与截止频率成反比，在截止频率上输出信号的强度是输入信号的一半。

001

22w f RC ππ==

拉，简称“法”。

通带频率范围：9KHZ~12.75GHz 通带损耗：≦3dB

最大承受平均功率：33dBm

幅频特性：带通内变化≦3dB

高通滤波器响应曲线

由KCL 分析得: 频率响应

1

111o u i

U R A U R jwc jwRC

=

==++

令01w RC

=，则001

22w f RC

ππ==

，代入式（3.1）可得： 0

001

11u f j f A w f

j f jw

=

=++

90arctan

f f ϕ=︒-

由以上各式可知：

当

0u o i 0u 0u 010=4500,90,o f f U U f f f

f f f f Au U ϕϕϕ≥≈≈︒≈≈

≈︒≤≈

→→→︒时，A ，， 时，A 时，A 时，此时产生相位移，相对于中频段。

五、电路板制作（规格：7cm*5cm) 1、电阻R 及电容C 参数的选取 C=0.168uf R=90Ω 2、实验所用电路板如下图：

3、用MATLAB程序进行仿真程序如下：clear;

r=90;c=0.168e-6;

fo=0;fn=30000;df=0.01;

f=f0:df:fn;

w=2.*pi.*f;

a=(1./(w.*r.*c)).^2;

H=(1./(1+a)).^2;

plot(f,H);

xlabel(‘f’);

ylabel(‘H’）；

实际图形如下：

H(jw)

f/HZ

六、频谱函数测试

1、测试步骤

（1）按下示波器电源“power”；

（2）扫描时间“TIME/DIV”达到0.2ms；

（3）将示波器“MODE”达到“CH1”；

（4）将“VOLTS/DIS”达到“1”；

（5）将

打到AC;