一種濾波器的設計方法

楊井勝+陳潔

摘要：本文主要討論了廣泛介紹器應用于模擬電路中的切比雪夫濾波器LC濾波器的設計方法。基于上述討論，利用數學理論方法與ANSOFT DESIGNER仿真設計工具分別設計了一個高通切比雪夫濾波器，并對兩種設計方法進行了測試分析，通過具體實現驗證了設計的合理性。

關鍵詞：理論；仿真；濾波器；設計

中圖分類號：TM461 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0171-03

Abstract：The paper mainly discuss the design method of Chebyshev and LC filter that abroadly applied at analog circuit ，we design a High-pass filter using the method of mathematical theory and design instrument of ANSOFT DESIGNER based on the theory above ， and analyze the two design methods.

Key Words：Theory；Simulate；Filter ；Design

濾波器是許多模擬射頻電路與系統的設計問題的中心。濾波器可以被用來區分不同頻率的信號，實現各種模擬信號的處理過程，因而在現代模擬射頻電路與系統中得到了廣泛的應用。

濾波器按照不同的標準可以有不同的分類，所有的分類方法都是依照個人應用需求而定的。在目前的電路系統中，由于LC濾波器具有結構簡單，造價低廉，性能穩定的優點，因而得到了廣泛應用。但是，因為LC濾波器是基于集總元件而構建的，所以在設計與調試過程中存在不少的困難，本文是以濾波器設計理論為依據，用ANSOFT DESIGNER設計工具為平臺，設計了一個高通的切比雪夫濾波器，并就加以比較驗證。

使用Ansoft Designer進行的濾波器設計[4]，得到的切比雪夫濾波器電路如圖2（與運算的電路參數相比，電感與電容值只有很小的差別，可以說基本上是一致的，后面的測試分析也說明了這一點）。

現對濾波器進行了相應的優化，此電路選定了濾波器的電容參數為51P，電感量為 0～100nH可以調節，依據濾波器性能指標要求，用Ansoft Designer進行優化仿真，優化過程是為了調整電感量來達到設計的要求，調整過程如下：

（1）設定電容為恒定值51P，電感調整為70nH--不滿足設計要求。如圖3。

（2）設定電容為恒定值51P，調整電感為85nH和94nH（之間） -----滿足設計要求。如圖4、5。

2 設計結果及性能評價

（1）理論分析與Ansoft Designer分析設計的結果進行了電路仿真驗證，結果如圖6、圖7。

（2）實際電路調試與測量結果如圖8（矢量網絡分析儀測試結果）：

通過實際調試測試與前面軟件分析結果可以看出，切比雪夫響應濾波器對于元件參數的變化不敏感[5]，濾波電路且兼具良好的選擇性，設計出來的濾波器特性通過稍微的調整就能很好的滿足設計指標的要求。我們通過對實際電路的測試可以發現，濾波器的特性與仿真出來的結果基本吻合，因此，驗證了前面運算及仿真過程的正確性[6]。

3 結語

作為現代射頻模擬電路中最重要的無源器件之一，濾波器的使用越來越頻繁，所以，掌握濾波器的設計對于模擬射頻工程師而言有著重大的意義。

通過本文的理論分析，對濾波器的設計流程進行詳細的論述，并通過軟件進行濾波器輔助設計和優化，使設計過程更加簡化，同時對相關濾波器設計提供參考和借鑒。

參考文獻

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