Z IN
1 jWL1 // jWL2 RL jWC2
IL W a W 10 log10 1 IN

2

《射频通信电路》常树茂
5.2.3 归一化滤波电路的变换

dB
30
1. 映射到低通滤波电路
dB
30 25
25
20
20
IL(W)
15
归一化 LPF


阻带抑制：在理性情况下希望滤波电路 在通带外能够具有无穷大的衰减，但实 际滤波电路只能达到一个有限的衰减量。 通常为了与矩形参数比较，定义阻带抑 制为60dB。
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品质因数 （Quality Factor）


滤波电路的品质因数定义为在谐振频率 下，平均储能和一个周期内的平均能量 消耗之比。 滤波电路的品质因数Q可以用公式表示为
lg[(10 0.1LAS 1) (10 0.1LAr 1)] n 2 lg W s
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5.2.1 巴特沃兹滤波电路
表5―2巴特沃士(即最大平坦式）低通原型滤波器归一化元件值(LAr=3dB)
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5.2.1 巴特沃兹滤波电路
带外衰减
a 10 log10 W
10 0.8196 1.4369 1.8192 1.7311 1.9362 1.7590 1.9055 1.6527 1.5817 0.7446 1.1007
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5.2.2 契比雪夫滤波电路
《射频通信电路》常树茂
契比雪夫低通原型滤波器的阻带衰减特性
《射频通信电路》常树茂
契比雪夫低通原型滤波器的阻带衰减特性
5.2.1 巴特沃兹滤波电路
RG=g0=1 g1 g3 LPF
+
VG
g2
gN+1
首个元件并联 首个元件串联
GG=g0=1 g2 LPF
+
VG
g1
g3
gN+1
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5.2.1 巴特沃兹滤波电路
已知带边衰减为3dB处的归一化频率 Ω c=1、截止衰减LAs、归一化截止频率Ω s 和通带内的最大衰减LAr则上图的元件数n 由下式给出或查下图得,而元件值由5-2 表给出。
2N

群时延
tg W
A1 A2 2 N 1 W2 N
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线性相移巴特沃兹滤波电路
W A1W 1 A2 W 2 N
A1 1 A2 0
W W
随着频率变化，相位没有突变
牺牲截止频率附近的频率陡峭特性
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N=10 9 8 7
6
5
4 N=3
N=1
5
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
50
W
a(W)
N=2
40 30
插入损耗
20 10 0 1 2 3
N=1
W
4
5
6
7
8
9 10 11
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5.2.2 契比雪夫滤波电路
已知通带内的最大衰减LAr、归一化频 率Ω c=1、截止衰减LAs和归一化截止频 率Ω s,则图7-2中元件数n由下式给出或 查图7-4(b)和(c）获得,元件值由表7-3 给出。
HTS微带 双工器
室内天线
基站室外单元内HTS器件
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滤波器的实物照片
金属腔体型介质谐振器滤波器（2.8 GHz和5.6
GHz）
《射频通信电路》常树茂
滤波器的实物照片
0
IL / dB
－60
0
1.3 f / GHz
3.1
慢波结构及慢波滤波器
《射频通信电路》常树茂
滤波器的实物照片
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第五章 滤波电路设计
西安邮电学院电信系 常树茂 2007年9月
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第5章 滤波电路设计

5.1 谐振电路和滤波电路的基本结构

5.1.1 谐振电路的类型和基本参数 5.2.1 巴特沃兹滤波电路 5.2.2 契比雪夫滤波电路 5.2.3 归一化滤波电路的变换

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滤波器的实物照片
卫星高频头滤波器电路实物图
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滤波器的实物照片
半波长谐振器平行耦合滤波器的实物照片
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5.1 谐振电路的类型和基本参数
归一化的角频率W定义： 为实际角频率w与中心角频率（截止频率） wC的比值，定义为
w W wC
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cosh1 10 LAs /10 1 / 10 LAr /10 1 n cosh1 W s




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契比雪夫低通原型滤波器归一化元件值
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5.2.2 契比雪夫滤波电路
LAr = 0.01dB n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 0.0960 1.0000 0.4488 0.4077 1.1007 0.6291 0.9702 0.6291 1.0000 0.7128 1.2003 1.3212 0.6476 1.1007 0.7563 1.3049 1.5773 1.3049 0.7563 1.0000 0.7813 1.3600 1.6896 1.5350 1.4970 0.7098 1.1007 0.7969 1.3924 1.7481 1.6331 1.7481 1.3924 0.7969 1.0000 0.8072 1.4130 1.7824 1.6833 1.8529 1.6193 1.5554 0.7333 1.1007 0.8144 1.4270 1.8043 1.7125 1.9057 1.7125 1.8043 1.4270 0.8144 1.0000
1 L w L 0 C 1 C w0
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1. 映射到低通滤波电路
设计一个3阶3dB等波纹契比雪夫低通滤波电路， 信号源和负载的阻抗为Z0=1W，截止频率为 f0=1GHz。 归一化3dB等波纹契比雪夫低通滤波电路的参数 为：L1=3.3487H，C2=0.7117F，L3=3.3487H
磁 If 电
r
Wf h W
Sf 地 0 －10 －20
dB
U U
2L 2L
C/2
C/2
－30 －40 －50 －60 2.5
S21 S11 3.0 3.5 f / GHz 4.0 4.5
(a)
(b)
梯形线原理及三节梯形线滤波器
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滤波器的实物照片
6 1 2 0 －20 0 －20 －40 4 3 5 7 8
确定阶数N 确定基本电路 确定电路参数
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确定阶数N
dB
N=10 9
80 70 60 50 40 30
8
7
6
5
N=4
N=3
a
N=2
N=5
20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
N=1
W
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确定基本电路
R0 L1
+
L3 L5 R6 C2 C4
插入损耗 （Insertion Loss）


插入损耗：描述滤波电路在通带内对传 输信号的损耗。 定义为从信号源入射到滤波电路的功率 PIN与匹配负载得到功率PL的比值，采用 分贝可以表示为
PIN IL dB 10log10 PL
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波纹系数 （Ripple）


波纹系数：滤波电路通带内的平坦度可以 用波纹系数来描述，单位为分贝。 波纹系数表示在通带内滤波电路响应的最 大值和最小值的差值。



矩形系数：描述了滤波电路的响应在截止 频率附近的陡峭变化的特性。 矩形系数越高，滤波电路的响应越陡峭。 矩形系数SF定义为60dB带宽与3dB带宽的 比值
fH fL BW SF 3dB 3dB 3dB BW fH fL
60 dB 60 dB 60 dB
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阻带抑制 （Depression）
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二种滤波器函数
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5.2 集总参数滤波电路

5.2.1 巴特沃兹滤波电路
IL 10 log10 1 IN

2

10 log10 1 a 2 W 2 N
截止频率wC上滤波电路有3dB的损耗
IL 10log10 2 3dB
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5.2 集总参数滤波电路


5.3 分布参数滤波电路

5.3.1 基本方法 5.3.2 低通滤波电路的设计 5.3.3 带阻滤波电路 5.3.4 带通滤波电路
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滤波器的实物照片
非HTS 微带电路 主天线 分集天线 HTS双工器
HTS带通
HTS带通
LNA
LNA
实际 LPF
IL(W)
15
10
10
5
5
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
GHz
W
w
w w0 W
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1. 映射到低通滤波电路