一种滤波器的设计方法

杨井胜+陈洁

摘要：本文主要讨论了广泛介绍器应用于模拟电路中的切比雪夫滤波器LC滤波器的设计方法。基于上述讨论，利用数学理论方法与ANSOFT DESIGNER仿真设计工具分别设计了一个高通切比雪夫滤波器，并对两种设计方法进行了测试分析，通过具体实现验证了设计的合理性。

关键词：理论；仿真；滤波器；设计

中图分类号：TM461 文献标识码：A 文章编号：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

滤波器是许多模拟射频电路与系统的设计问题的中心。滤波器可以被用来区分不同频率的信号，实现各种模拟信号的处理过程，因而在现代模拟射频电路与系统中得到了广泛的应用。

滤波器按照不同的标准可以有不同的分类，所有的分类方法都是依照个人应用需求而定的。在目前的电路系统中，由于LC滤波器具有结构简单，造价低廉，性能稳定的优点，因而得到了广泛应用。但是，因为LC滤波器是基于集总元件而构建的，所以在设计与调试过程中存在不少的困难，本文是以滤波器设计理论为依据，用ANSOFT DESIGNER设计工具为平台，设计了一个高通的切比雪夫滤波器，并就加以比较验证。

使用Ansoft Designer进行的滤波器设计[4]，得到的切比雪夫滤波器电路如图2（与运算的电路参数相比，电感与电容值只有很小的差别，可以说基本上是一致的，后面的测试分析也说明了这一点）。

现对滤波器进行了相应的优化，此电路选定了滤波器的电容参数为51P，电感量为 0～100nH可以调节，依据滤波器性能指标要求，用Ansoft Designer进行优化仿真，优化过程是为了调整电感量来达到设计的要求，调整过程如下：

（1）设定电容为恒定值51P，电感调整为70nH--不满足设计要求。如图3。

（2）设定电容为恒定值51P，调整电感为85nH和94nH（之间） -----满足设计要求。如图4、5。

2 设计结果及性能评价

（1）理论分析与Ansoft Designer分析设计的结果进行了电路仿真验证，结果如图6、图7。

（2）实际电路调试与测量结果如图8（矢量网络分析仪测试结果）：

通过实际调试测试与前面软件分析结果可以看出，切比雪夫响应滤波器对于元件参数的变化不敏感[5]，滤波电路且兼具良好的选择性，设计出来的滤波器特性通过稍微的调整就能很好的满足设计指标的要求。我们通过对实际电路的测试可以发现，滤波器的特性与仿真出来的结果基本吻合，因此，验证了前面运算及仿真过程的正确性[6]。

3 结语

作为现代射频模拟电路中最重要的无源器件之一，滤波器的使用越来越频繁，所以，掌握滤波器的设计对于模拟射频工程师而言有着重大的意义。

通过本文的理论分析，对滤波器的设计流程进行详细的论述，并通过软件进行滤波器辅助设计和优化，使设计过程更加简化，同时对相关滤波器设计提供参考和借鉴。

参考文献

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[6]李东沛.高频滤波电路设计与分析[J].电子制作，2015，21：86-87.