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有源模拟滤波器的快速协同设计方法

Release time:2021-10-06 00:57viewed:times
本文摘要:滤波器是一种能从所含很长频率的信号中投票决定所必须的部分,并将不必须部分波动丢弃的电路,利用它来分离或人组有所不同的频率,如在放大器,混频器以及多路通信电路中等,总之,从超强长波经微波到光波以上的所有电磁波段,都必须滤波器。有源仿真滤波器常用的设计方法是以放入波动理论为基础的,称作放入波动法或工作参数法,也称作综合法。

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滤波器是一种能从所含很长频率的信号中投票决定所必须的部分,并将不必须部分波动丢弃的电路,利用它来分离或人组有所不同的频率,如在放大器,混频器以及多路通信电路中等,总之,从超强长波经微波到光波以上的所有电磁波段,都必须滤波器。有源仿真滤波器常用的设计方法是以放入波动理论为基础的,称作放入波动法或工作参数法,也称作综合法。

此方法经常包括4步:1)根据设计指标拒绝规定一个理想的波动特性;2)用一个可实现的有理函数来迫近这个特性;3)用网络综合理论,把这个函数综制备一个实际的电路网络;4)利用建模软件测试设计指标否超过,并更进一步完备设计。按照此流程设计的滤波器,其实际特性可以和预先规定的指标十分相似。根据网络综合的方法有许多有可能的解法,它们有有所不同的网络结构和有所不同的元件值。因此,根据各种准则,在牵涉到到成本、性能、灵敏度、方便性和工程技术鉴定等因素自由选择一个比较最佳的解法,从许多可供选择的方案中自由选择一个方案也是设计的一个组成部分。

  上述设计流程中的第2步即滤波器传递函数是设计中的关键部分,其设计时间的延长将不会大大提高整体设计的效率。提供传递函数的常用方法是由波动指标和通带、阻带截止频率、迫近函数经手工计算出来或排序获得滤波器阶数和其传递函数中多项式系数或系统零点进而获得传递函数。

但手工计算出来过程冗长且更容易错误;可考的表格一般来说也不能所列阶数在10以内的传递函数多项式系数。就所查询的文献表明,设计该类滤波器的方法众多,但很多文献是对阶数未知的低阶滤波器(如二阶)展开分析和改良设计,没得出由详尽指标拒绝到系统传递函数贪图再行到电路综合构建的全过程,即便得出综合过程的也是以手工计算出来或排序来提供滤波器阶数及传递函数。在现阶段计算机数值处置运算速度慢和精度高的条件下,几乎可以通过计算机处置繁复、冗长的手工计算出来过程,尤其是对阶数较高无法通过排序必要设计的滤波器。

有源仿真滤波器的较慢协同设计方法将滤波器参数的贪图由计算机程序来已完成,即在MATLAB程序中给入通带或阻带波动指标拒绝和边界频率取得其原型滤波器阶数n和截止频率c,利用这两个关键参数更进一步求出明确的滤波器如高通、带通等滤波器传递函数H(S),也可经程序求出以双二次函数形式传达的滤波器传递函数的二阶级联成基本形式,以此为基础再行展开电路综合,延长了高阶滤波器的设计时间,最后由EDA软件在电路模型基础上检验设计方案否符合设计指标拒绝,作过更进一步的完备和改良,由于篇幅受限,闻文献。下面将以高通滤波器为事例,讲解此较慢协同设计方法。  1基于频率转换的滤波器传递函数设计  1.1频率转换流程  有源仿真滤波器设计流程是由低通滤波器开始经频带转换获得其他类型的滤波器,首先利用实频率域的频率转换方法,将高通、带通、带阻的技术指标切换为对低通的技术拒绝,然后按拒绝设计低通的移往函数,再行利用复频率域中的频率转换方法,将设计好的低通移往函数切换为高通,带通和带阻的移往函数。如图1右图。


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