切比雪夫滤波器课程设计.docx

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切比雪夫滤波器课程设计

西安邮电大学

专业课程设计

报告书

院（系）名称

：

电子工程学院

学生姓名

：

专业名称

：

电子科学与技术

班级

：

科技1004

实习时间

：

2013年5月20日至2013年5月31日

设计题目：

集中参数切比雪夫低通滤波器

一、设计指标：

设计集中参数切比雪夫低通滤波器，滤波器第一个元件为串联方式

通带频率范围0~0.16GHz；通带内衰减小于0.6dB；在0.32GHz时衰减大于40dB；特性阻抗：

50欧姆，微带线基板厚度1mm；基板的介电常数4.2；连接集中参数元件的微带线长选为2.5mm，宽选为1.5mm。

二、设计原理：

巴特沃兹滤波器中，幅度响应在通带和阻带内都是单调的。

因此，若滤波器的技术要求是用最大通带和阻带的逼近误差来给出的话，那么，在靠近通带低频端和阻带截止频率以上的部分都会超出技术指标。

一种比较有效的途径是使逼近误差均匀地分布于通带或阻带内，或同时在通带和阻带内都均匀分布，这样往往可以降低所要求的滤波器阶次。

通过选择一种具有等波纹特性而不是单调特性的逼近方法可以实现这一点。

切比雪夫型滤波器就具有这种性质：

其频率响应的幅度既可以在通带中是等波纹的，而在阻带中是单调的（称为I型切比雪夫滤波器），也可以在通带中是单调的，而在阻带中是等波纹的（称为II型切比雪夫滤波器）。

本次课程设计，要求为做一个fc=0.16GHZ，fs=0.32GHZ的集总参数切比雪夫滤波器。

对于切比雪夫滤波器：

1.插入损耗

2.N阶切比雪夫多项式

上图为切比雪夫多项式

■3.带内电压传递系数模值

带外衰减

插入损耗

带外衰减

上图为3dB切比雪夫归一化滤波电路频率响应。

三、理论分析：

1.确定归一化的0.5dB切比雪夫低通滤波电路

得到低通原型参数

（1）确定N值：

Ωs=ωs/ωc=2，

由Ωs=2和LAs＞40dB

查图得N=5。

（2）确定归一化原件值：

由N=5，LAr=0.5dB,

查表

得各元件归一化值为

g0=g6=1.0Ω,

g1=g5=1.7058H,

g2=g4=1.2296F，

g3=2.5048H

（3）低通原型电路图

（4）映射到低通滤波电路

映射变换关系

ωc=2πfc

利用映射变换关系计算得（首个元件串联）:

L1归=L3归=（Ωc/ωc）g1=1.6968nH

C1归=C2归=（Ωc/ωc）g2=1223pf

L2归=（Ωc/ωc）g2=2.5274nH

（5）计算滤波器元件实际值：

已知Z0=50Ω,变换关系计算得:

L1=L3=Z0*L1归=84.84nH

C2=C2归/Z0=24.46pf

L2=Z0*L2归=126.37nH

（6）在ADS仿真软件中，可使用设计向导快速得到滤波器电路

方法如下：

ａ　在原理图界面中，选择设计向导

ｂ下拉菜单中选Filter,弹出页面选第一项，点OK

ｃ　在弹出页面选择

后，返回原理图界面选择并放置一个低通滤波器模型。

ｄ　设置参数如图

ｅ　选择Ｄｅｓｉｇｎ后，返回原理图界面点击

后，得到低通滤波器原型电路。

四、仿真原理图：

1在上图中加入微带传输线。

2加入端口：

3设置扫频：

4设置微带线控件：

5原理图：

6版图，并加入内外端口，删除原件：

7修改后版图。

创建模型

7联合仿真原理图：

五、仿真结果：

1原理图仿真结果：

2联合仿真结果：

六、结果分析：

总结

本次课程设计在2周之内，圆满达到指标任务。

一方面对滤波器的知识进行进一步深刻的了解，更加重要的是熟悉了ADS仿真软件的使用，在实际工程操作中运用所学知识。

并在与老师和同学的讨论中，解决问题。

碰到第一个问题是从原理图直接仿真时，原理图数据已经全部达到指标，但是直接制版图后，仿真结果与原理图结果截然不同。

经过查阅资料之后，在原理图和版图仿真原理不同的情况下，结果虽然有差距但是不应该出现这种情况。

询问老师后，了解到，本次的课题集总参数滤波器的中心频率0.16GHZ较低，在版图仿真时，会出现这种计算出错的情况。

因此需要使用联合仿真的方案。

碰到的第二个问题是在进行联合仿真时，修改版图后，发现生成联合仿真原理图时，无法连接底线。

情况如图：

修改版图时，将下端口接地的方法是错误

在老师的指点下，将版图中的接地改为两个外端口，在进行联合仿真，圆满达到指标。

两周的时间，提高了我的实际操作能力，加深了理解，做到学以致用。

西安邮电大学电子工程学院专业课程设计过程考核表

学生姓名

班级/序号

/

承担任务实验室（单位）

电子信息工程系

所在部门

电子工程学院

实施时间

2013年5月20日—2013年5月31日

具体内容

第一周

第二周

指导教师（师傅）姓名

范瑾

职务或职称

讲师

指导教师（师傅）

对学生的评价

学习态度

□认真□一般□不认真

学习纪律

□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤

实践能力

□很强□一般□较差

指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见

指导教师（师傅）签字

年月日

西安邮电大学电子工程学院专业课程设计成绩鉴定表

学生姓名

班级/序号

/

进行时间

2013年5月20日—2013年5月31日

成绩鉴定

学习内容（20分）

与教学任务计划结合程度（10分）

与专业培养结合程度（6分）

其它（4分）

接受单位评价

（20分）

实践能力（10分）

学习态度（6分）

学习纪律（4分）

报告鉴定

（60分）

报告内容与实践过程紧密结合（15分）

报告内容与教学计划内容紧密结合（15分）

报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分）

评阅教师姓名

范瑾

职称

讲师

成绩

评语

评阅教师签字

年月日