带阻变换：
二、集总参数滤波器
例：设计一个L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75 MHz,衰减为3 dB,波纹为 1dB, 频率大于100 MHz,衰减大 于20 dB，Z0=50Ω。
（1） 确定指标: 特性阻抗Z0=50Ω, 截止频率fc=75MHz, 阻带边频 fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB,阻带最小衰减LAs=20dB。
1.3 滤波器的设计的经典方法
低通原型综合法步骤：
（1）由衰减特性综合出低通原型 （2）再进行频率变换，变换成所设计的滤波器类 型 （3）计算滤波器电路元件值 （4）微波结构实现电路元件，并用微波微波仿真 软件进行优化仿真。
1.4 滤波器的低通原型
滤波器低通原型为电感电容网络, 其中元件数和元件值只与通带 结束频率、 衰减和阻带起始频率、 衰减有关。设计中都采用表格而 不用繁杂的计算公式。
例2：设计一个L-C切比雪夫型带通滤波器,中心频率为75 MHz, 3dB带宽为 10MHz, 波纹为1dB, 工作频带外75±15MHz的衰减大于30dB, Z0=50Ω。
（1） 确定指标: 特性阻抗Z0=50Ω, 截止频率fc=75MHz, 阻带边频 fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB,阻带最小衰减LAs=20dB。
特性阻抗： 上通带边频： 下通带边频： 上阻带边频： 下阻带边频： 通带内最大衰减： 阻带最小衰减 ：
Z0=50Ω f1=75+5=80 MHz f2=75-5=70 MHz f=75+15=90 MHz f=75-15=60MHz LAr=3dB LAs=30dB
（2）计算相关参数
f0 f1 f2 74.83，FBW f2 f1 10MHz
s1
f
2 0
f XL
f
XL
1 FBW
3.333，s2
f XU
f
2 0
f XL
1 FBW
2.778
s MIN(X1,X 2 ) 2.778
（3） 计算元件节数n
cosh1 10LAs /10 1 / 10LAr /10 1
n
cosh1 s
（4） 查表得原型元件值gi
n取整数3
（5） 带通变换
巴特沃士、 切比雪夫的低通原型电路结构
1. 巴特沃士：已知带边衰减为3dB处的归一化频率Ωc=1、截止衰减LAs 和归一化截止频率Ωs,则元件数n由下式给出,元件值由下表给出。
n lg(100.1 LAS 1) 2 lg s
2. 切比雪夫，已知带内衰减与波纹指标LAr、归一化频率Ωc=1、截止衰 减LAs和归一化截止频率Ωs,则元件数n由下式给出,元件值由下表给出。
（6） 画出电路，进行仿真
m1 freq=60.00MHz dB(S(2,1))=-34.698
0
m3
freq=75.00MHz m3 dB(S(2,1))=-0.012
-10
dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
-20
-30
m1
-40
-50
m2
m2 freq=90.00MHz dB(S(2,1))=-30.951
-60
50
60
70
80
90
100
freq, MHz
三、分布参数滤波器
0
9.81
7.11
单位 ：mm
S21
－5
S11
IL / dB
4.0
1
2
－ 10
0.2
－ 15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
f / MHz
(a)
(b)
高 、 低阻抗线低通滤波器
0
S21
－5
S11
IL / dB
（2） 计算元件级数n：
cosh1 10LAs /10 1 / 10LAr /10 1
n
cosh1 s
n取最接近的整数,则n=5
（3）查表求原型元件值gi,
（4）计算实际元件值
低通变换：
（5）画出电路结构，进行电路仿真
m1
m3
freq=23.00MHz freq=75.00MHz
dB(S(2,1))=-0.998 dB(S(2,1))=-3.214
m1
m3
0
m2
freq=100.0MHz
-20
m2 dB(S(2,1))=-24.990
dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
-40
-60
-80 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
freq, MHz
11.04
4.0
单位 ：mm
5.78
－ 10
1
2
0.2
－ 15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
f / GHz
(a)
(b)
枝节线低通滤波器
L2
L4
L6
Z0
C1
C3
C5
C7 Z0
(a)
Wc WL
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
(b)
0－ 10－ 20－ 30－ 40
－ 50
L-C低 通原 型 设计 1
cosh1 10LAs /10 1 / 10LAr /10 1
n
cosh1 s
1.5 滤波器的四种频率变换
由低通原型滤波器经过频率变换,就可得到低通、 高通、带通、 带阻四种实用滤波器。定义阻抗因子为
Z0
g0
g0
, ,
Y0
g
为电
0
阻
g
为电导
0
低通变换：
高通变换： 带通变换：
实验四微波射频带通滤波 器设计
一、滤波器原理
1.1 滤波器的概念
Pin
~
O
f
滤波器
PL
ZL
O
f0
f
如图所示的双端口网络, 设从一个端口输入一具有均匀功率谱的 信号,信号通过网络后,在另一端口的负载上吸收的功率谱不再是均匀的, 也就是说,网络具有频率选择性,这便是一个滤波器。
通常采用工作衰减来描述滤波器的衰减特性：
LA
10 lg
Pin PL
dB
Pin和PL分别为输出端接匹配 负载时的滤波器输入功率和 负载吸收功率。
低通 带阻
带通 高通
三种滤波器函数
1.2 滤波器的技术指标
（1）工作频率：滤波器的工作频率范围
（2） 插入损耗：由于滤波器的介入,在系统内引入的损耗
（3） 带内纹波：插入损耗的波动范围
（4） 带外抑制:规定滤波器在什么频率上会阻断信号,是滤 波器特性的矩形度的一种描述方式。也可用带外滚降来描 述,就是规定滤波器通带外每多少频率下降多少分贝。 （5）承受功率：在大功率发射机末端使用的滤波器要按大 功率设计,元件体积要大,否则,会击穿打火,发射功率急剧下 降。
－ 60
设计 2
－ 70
－ 80 0.0 0.5
1.0
1.5 2.0
f / GHz
2.5 3.0
(c)
IL / dB
七节切比雪夫滤波器
0.057 8.148 0.801 8.399