低通濾波器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

按濾波器的電抗元件結(jié)構(gòu)區(qū)分,有T、L 、Π 型濾波器。按電特性區(qū)分,有定K型和m 推演型濾波器。K 與m 是涉及濾波器電特性的系數(shù)。待設(shè)計(jì)的實(shí)際濾波器各元件參數(shù),可以依據(jù)歸一化濾波器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),按照程序化步驟,通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算過(guò)程求得。利用歸一化濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)濾波器的步驟如圖3-1 所示。對(duì)于低通濾波器（LPF） 的設(shè)計(jì)來(lái)講,所謂歸一化LPF ,是指特征阻抗為1Ω 且其截止頻率為1/(2π)Hz (≈0.159 Hz)的LPF。待設(shè)計(jì)的實(shí)際低通濾波器各元件參數(shù),可以依據(jù)這種歸一化LPF 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算過(guò)程來(lái)得到。首先通過(guò)改變歸一化LPF 的元件參數(shù)值,得到一個(gè)截止頻率從原來(lái)歸一化截止頻率1/(2π) Hz 變?yōu)榇O(shè)計(jì)濾波器所要求的截止頻率,而特征阻抗仍等于歸一化特征阻抗值（1Ω）的過(guò)渡性濾波器設(shè)計(jì);然后再通過(guò)改變這個(gè)過(guò)渡性濾波器的元件參數(shù)值,把歸一化特征阻抗值的值(1Ω)也變換成待設(shè)計(jì)濾波器所要求的特征阻抗的值,從而最終得到所要設(shè)計(jì)的濾波器設(shè)計(jì)。

一、定K 型LPF 設(shè)計(jì)

定K 型濾波器及其歸一化LPF 參數(shù)定K 型濾波器中,串聯(lián)電抗與并聯(lián)電抗的乘積在限

定的頻率范圍內(nèi)為一常數(shù)。

二、定K 型LPF 設(shè)計(jì)方法

前面已經(jīng)講到,所有的定K 型濾波器都可以從歸一化設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單變換過(guò)程計(jì)算出來(lái)。在所設(shè)計(jì)濾波器為定K型LPF 的情況下,就是以定K 型的歸一化LPF為基本依據(jù),經(jīng)由上述截止頻率變換和特征阻抗變換兩個(gè)變換步驟來(lái)求得待設(shè)計(jì)濾波器的構(gòu)成元件參數(shù)。

三、推演型LPF 設(shè)計(jì)

m 推演型濾波器是從定K 型濾波器推演而來(lái)的一種變型。只不過(guò)定K 型濾波器的元件參數(shù)要乘以系數(shù)m ,這個(gè)系數(shù)小于1 大于0 。m 推演型濾波器比定K 型濾波器有較陡峭的截止特性。從結(jié)構(gòu)形式上來(lái)講,m 推演型LPF 由圖3-4 所示的基本單元電路組合而成。基本單元電路旁邊為推演公式, c f 為m 推演型LPF 的截止頻率; frejection 為零點(diǎn)頻率或陷波頻率,它用于選定所要阻擋的信號(hào)的頻率值; 0 Z 是該濾波器的特征阻抗。

若已知待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率、陷波頻率和特征阻抗,就可以依照m 推演公式設(shè)計(jì)出自己的理想濾波器。下面將部分按照推演公式計(jì)算的m 推演型歸一化LPF 設(shè)計(jì)參數(shù)示于表3-1。f rejection/fc 表示陷波點(diǎn)頻率與截止頻率之比,它表明了陷波點(diǎn)相對(duì)于截止頻率的設(shè)計(jì)位置。在m = 0.6 的情況下,相應(yīng)濾波器對(duì)特征阻抗0 Z 的匹配性。如果在濾波器的輸入端和輸出端各置一個(gè)m = 0. 6 的電路,則濾波器的阻抗匹配性能將得到改善。很顯然,當(dāng)m=1.0 時(shí),m 推演型LPF 的電路將變成與定K 型LPF 的電路相同。http://www.bjzazl.cn