数字滤波器,带通滤波器设计

巴特沃思(Butterworth)模拟/数字滤波器带通滤波器设计

格式:[b,a] = butter(n,Wn)

[b,a] = butter(n,Wn,'ftype')

[b,a] = butter(n,Wn,'s')

[b,a] = butter(n,Wn,'ftype','s')

[z,p,k] = butter(...)

[A,B,C,D] = butter(...)

说明:butter函数可以设计模拟或数字的低通、高通、带通和带阻Butterworth滤波器。Butterworth滤波器可以使通带内的幅频响应最大程度地平坦,但这也使得它的通带到阻带的过渡过程较慢。在这方面Chebyshev滤波器和椭圆滤波器性能较好。

在设计数字滤波器时,butter函数中的参数Wn与besself函数有很大的区别,它是一个相对量,其定义区间为Wn∈[0,1],其中1对应于0.5fs,fs为采样频率(单位Hz);在设计模拟滤波器时,Wn采用真实频率,单位为Hz。

[b,a] = butter(n,Wn)返回截止频率为Wn(单位为弧度/秒)的n阶Butterworth

数字低通滤波器,b、a分别为滤波器传递函数的分子和分母系数向量(降幂排列)。

当Wn为二元向量,即Wn = [W1 W2] (W1

举例:信号采样率fs为10000Hz,带通为50—600Hz

WW=fs/2;

Wn=[50/WW 600/WW]; 通带为50Hz--600Hz

[b,a] = butter(3,Wn);

Original_Signal=filter(b,a,Original_Signal);

有源带通滤波器设计报告

有源带通滤波器设计报告 学生姓名崔新科 同组者王霞吴红娟 指导老师王全州

摘要 该设计利用模拟电路的相关知识,设定上线和下限频率,采用开环增益80dB 以上的集成运算放大器,设计符合要求的带通滤波器。再利用Multisim 仿真出滤波电路的波形和测量幅频特性。通过仿真和成品调试表明设计的有源滤波器可以基本达到所要求的指标。其主要设计内容: 1.确定有源滤波器的上、下限频率; 2.设计符合条件的有源带通滤波器;- 3.测量设计的有源滤波器的幅频特性; 4.制作与调试; 5. 总结遇到的问题和解决的方法。 关键词:四阶电路有源带通滤波器极点频率 The use of analog circuit design knowledge, on-line and set the lower limit frequency, the use of open-loop gain of 80dB or more integrated operational amplifier designed to meet the requirements of the bandpass filter. Re-use Multisim circuit simulation waveform and filter out the measurement of amplitude-frequency characteristics. Finished debugging the simulation and design of active filters that can basically meet the required targets. The main design elements: 1. Determine the active filter, the lower limit frequency; 2. Designed to meet the requirements of the active band-pass filter; - 3. Designed to measure the amplitude-frequency characteristics of active filters; 4. Production and commissioning; 5 summarizes the problems and solutions. Keywords: fourth-order active band-pass filter circuit pole frequency

有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等,目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成,60年代以来,集成运放获得迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应,常把能够通过信号的频率范围定义为通带,而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布,滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例,介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成,组成电路选用LM324不仅可以滤波,还可以进行放大。 关键字:带通滤波器 LM324 RC网络

目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)

基于MATLAB的IIR数字带通滤波器设计

1 绪论 (1) 1.1 数字滤波器的优点 (2) 1.2 数字滤波器的发展概况 (3) 1.3 开发工具 (4) 1.3.1 MATLAB软件简介 (4) 1.3.2 MATLAB特点 (5) 2 数字滤波器理论研究 (6) 2.1 滤波器的设计 (6) 2.2 数字滤波器的定义 (7) 2.3 滤波器的设计步骤 (8) 2.4 数字滤波器的类型 (8) 2.5 滤波器的选择 (9) 2.5.1 FIR和IIR数字滤波器的比较 (9) 2.5.2 FIR或IIR滤波器的选取原则 (10) 2.6 数字滤波器的实现方法 (10) 3 IIR滤波器的设计 (11) 3.1 数字滤波器 (11) 3.2 IIR数字滤波器设计方法 (12) 3.2.1用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器 (13) 3.2.2 用双线性变换法设计IIR数字滤波器 (15) 4 IIR数字带通滤波器设计过程 (18) 4.1 设计步骤: (18) 4.2 程序流程框图: (19) 4.3 MATLAB程序: (19) 结论 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23)

基于MATLAB的IIR数字带通滤波器设计 1 绪论 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。 1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。 我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。 目前数字滤波器的设计有许多现成的高级语言设计程序,但他们都存在设计效率较低,不具有可视图形,不便于修改参数等缺点,而Matlab为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。他以矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。尤其是Matlab工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。其中的信号处理工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等更是为数字滤波研究的蓬勃发展提供了可能。 1

带通滤波器的设计

目录 一.设计概述 二.设计任务及要求 2.1 设计任务 2.2 设计要求 三.设计方案 3.1设计结构 3.2元件参数的理论推导 3.3仿真电路构建 3.4仿真电路分析四.所用器件 五.实验结果 5.1 实验数据记录 5.2 实验数据分析六.实验总结 6.1 遇到的主要问题 6.2 解决问题的措施 6.3 实验反思与收获 附图 参考文献

一.设计概述 根据允许的通过的频率范围,可以将滤波器分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器4种。其中,带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过,其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。 在滤波器中,信号能够通过的范围成为通频带或通带,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围成为阻带,通带和阻带之间的界限称为截止频率。对于一个理想的带通滤波器,通带范围内则完全平坦,对传输信号基本没有增益的衰减作用,其次,通带之外的所有频率均能被完全衰减掉,通带和阻带之间存在一定的过渡带。 在带通滤波器的实际设计过程中,主要参数包括中心频率f0,频带宽度BW,上限截止频率fH和下限截止频率fL。一般情况下,为使滤波器在任意频段都具有良好的频率分辨能力,可采用固定带宽带通滤波器(如收音机的选频)。所选带宽越窄,则频率选择能力越高。但为了覆盖所要检测的整个频率范围,所需要的滤波器数量就很大。因此,在很多场合,固定带宽带通滤波器不一定做成固定中心频率的,而是利用一个参考信号,使滤波器中心频率跟随参考信号的频率而变化,其中,参考信号是由信号发生器提供的。上述可便中心频率的固定带宽带通滤波器,经常用于滤波和扫描跟踪滤波应用中。 二.设计任务及要求 1)设计任务 带通滤波器的设计方案有很多,本实验将采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现一个带通滤波器,通过多级反馈,减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的通带特性,设计一个带宽检测电路,通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。 设计要求 2)设计要求 (1)性能指标要求 1.输入信号:有效值为1V的电压信号。 2.输出信号中心频率f0通过开关切换,分别为500Hz 1.5KHz 3KHz 10KHz 误差10%。 3.带通滤波器带宽BW

(整理)带通滤波器设计

实验八 有源滤波器的设计 一.实验目的 1. 学习有源滤波器的设计方法。 2. 掌握有源滤波器的安装与调试方法。 3. 了解电阻、电容和Q 值对滤波器性能的影响。 二.预习要求 1. 根据滤波器的技术指标要求,选用滤波器电路,计算电路中各元件的数值。设计出 满足技术指标要求的滤波器。 2. 根据设计与计算的结果,写出设计报告。 3. 制定出实验方案,选择实验用的仪器设备。 三.设计方法 有源滤波器的形式有好几种,下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。 巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为: n c uo u A j A 21)(??? ? ??+= ωωω , n=1,2,3,. . . (1) 写成: n c uo u A j A 211) (??? ? ??+=ωωω (2) )(ωj A u 其中A uo 为通带内的电压放大倍数,ωC A uo 为截止角频率,n 称为滤波器的阶。从(2) 式中可知,当ω=0时,(2)式有最大值1; 0.707A uo ω=ωC 时,(2)式等于0.707,即A u 衰减了3dB ;n 取得越大,随着ω的增加,滤波器的输出电压衰减越快,滤波器的幅频特性越接近于理想特性。如图1所示。ω 当 ω>>ωC 时, n c uo u A j A ??? ? ??≈ωωω1 )( (3) 图1低通滤波器的幅频特性曲线

两边取对数,得: lg 20c uo u n A j A ωω ωlg 20)(-≈ (4) 此时阻带衰减速率为: -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频,该式称为衰减估算式。 表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。 在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中,S L = c s ω,ωC 是低通 滤波器的截止频率。 对于一阶低通滤波器,其传递函数: c c uo u s A s A ωω+= )( (5) 归一化的传递函数: 1 )(+= L uo L u s A s A (6) 对于二阶低通滤波器,其传递函数:2 22)(c c c uo u s Q s A s A ωωω++ = (7) 归一化后的传递函数: 1 1)(2 ++= L L uo L u s Q s A s A (8) 由表1可以看出,任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n 为偶数的高阶滤波器,可以由2n 节二阶滤波器级联而成;而n 为奇数的高阶滤波器可以由2 1-n 节二

MATLAB设计数字带通FIR滤波器的几种窗函数的比较要点

课题介绍 通过平时所学、书本内容和网络上了解的知识,我们小组讨论决定对MATLAB结合窗函数设计一个数字带通FIR滤波器工程中涉及的几个窗函数方法优劣好坏用图形形象的进行比较,以MATLAB软件为工具探讨出一个失真小高效的设计方法。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。与IIR滤波器相比,FIR的实现是非递归的,总是稳定的;更重要的是,FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时,可以获得严格的线性相位特性。根据FIR滤波器的原理,提出了FIR滤波器的窗函数设计法,给出了在MATLAB环境下,用窗函数法设计FIR滤波器的过程和设计实例。通过利用不同的窗函数方法设计FIR滤波器,对所设计的滤波器进行分析比较,得出各种方法设计的滤波器的优缺点及其不同的使用场合,从而可以在设计滤波器时能够正确的选择FIR数字滤波器的窗函数的选取及设计方法。 数字滤波技术 数字滤波,就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重,所以故实质上是一种程序滤波。与此对应的就是模拟滤波,模拟滤波主要无源绿波(直接用电阻、电容、电感等不外接电源的元件组成的)与有源滤波(如运算放大器等需要外接电源组成的),其目的是将信号中的噪音和干扰滤去或者将希望得到的频率信号滤出为我所用。数字滤波的出现克服了模拟滤波的很多不足,具有以下优点: 1.是用程序实现的,不需要增加硬设备,所以可靠性高,稳定性好。 2.可以对频率很低的信号实现滤波,克服了模拟滤波的缺陷。 3.可以根据信号的不同,采用不同的滤波方法或参数,具有灵活、方便、功能强的特点。 本文主要对FIR滤波器加以介绍。

数字信号综合设计matlab数字带通滤波器

数字信号处理综合设计 实验报告 一、实验目的: (1) 深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程 (2) 了解滤波器在通信系统中的使用 二、实验步骤: 1.通过SYSTEMVIEW 规划整个系统,确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统,仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。(参考文件zhan3.svu ) (1) 检查滤波器的波特图,看是否达到预定要求; (2) 检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形和频谱是否正常; (3) 检查解调后的的基带信号是否正常,分析波形变形的原因和解决措施; (4) 实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的使用价值。 2.熟悉matlab 中的仿真系统; 3.将1.中设计的SYSTEMVIEW (如zhan3.svu )系统移植到matlab 中的仿真环境中,使其达到相同的效果; 4.或者不用仿真环境,编写程序实现该系统,并验证调制解调前后的信号是否一致。 实验总共提供三个单元的时间(6节课)给学生,由学生自行学习和自行设 sin ω2 基带信号2

计和移植 三、实验内容: 1.使用MATLAB软件中的图形化工具按照zhan3连接带通滤波器、低通滤波器等如下图: 2.其中各参数如下: (1)Plus Generator设置如下: 脉冲类型为Sample based,幅值1,周期100,脉冲宽度50,采样时间0.001s

(2)载波设置如下: 100HZ的载波:幅度为5,采样时间为0.001s 300HZ的载波:幅度为5,采样时间为0.001s

带通滤波器1:

带通滤波器的设计

带通滤波器设计 作者:汤美玲 陕西理工学院(物电学院)电子信息科学与技术专业2008级陕西汉中723000 指导教师:蒋媛 摘要:带通滤波器(bandpass filter)是从滤波器的特性上划分的,带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。从实现的网络结构或者从单位脉冲响应长度分类,可以分为无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器和有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器。IIR数字滤波器的设计方法是利用模拟滤波器成熟的理论及设计图表进行设计的,因而保留了一些经典模拟滤波器优良的幅度特性。但设计中只考虑了幅度特性,没考虑相位特性,所设计的滤波器一般是某种确定的非线性相位特性。为了得到线性相位特性,对IIR滤波器必须另外增加相位相位校正网络,是滤波器设计变得复杂,成本也高,又难以得到严格的线性相位特性。FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时,很容易做到有严格的线性相位特性。两者各有优点,择其而取之。后面的FIR滤波器的设计中,为获得有限长单位取样响应,需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。另外,在功率谱估计中也要遇到窗函数加权问题。由此可见,窗函数加权技术在数字信号处理中的重要地位。 关键词:带通滤波器,模拟,数字,IIR,FIR,MATLAB软件 Abstract:Bandpass filter (bandpass filter) from the characteristics of the classification of the filter, belt filter is to point to by a frequency can within the scope of the frequency component, but will other range of frequency components to a very low level of attenuation filter, belt and the concept of elimination filter relative. From the network structure or realize from the unit impulse response length classification, can be divided into an infinite long unit impulse response (IIR) filter and limited long unit impulse response (FIR filter. IIR the design of the digital filter method is to use the filter mature theory and simulation design charts for design, so keep some classic simulation filter excellent range characteristics. But design only considered the range characteristics, didn't consider phase characteristic, the design is a certain general filter nonlinear phase characteristic. In order to get the linear phase characteristic, for an additional filter must IIR phase phase correction network, is filter design complicated, the cost is high, and hard to get the strict linear phase characteristic. FIR filter in the guarantee range characteristics to meet technical requirements at the same time, very easy to do have the strict linear phase characteristic. Both have their advantages, pick the and of the take. The back of the FIR filters design, to acquire limited long unit sampling response, need to use the window function truncation infinite long unit sampling response sequence. In addition, in the power spectrum estimation to meet a window function and weighted problem. This shows, window function weighted technology in the digital signal processing to the important position. Key words:Bandpass filter, simulation , digital , IIR , FIR , MATLAB software 一.任务 1.基于IIR模拟带通滤波器的设计.

数字带通滤波器

课程设计报告 专业班级 课程 题目 学号 学生姓名 指导教师 年月

一、设计题目:IIR 数字带通滤波器设计 二、设计目的 1、巩固所学理论知识。 2、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。 3、更好地将理论与实践相结合。 4、掌握信号分析与处理的基本方法与实现。 5、熟练使用MATLAB 语言进行编程实现。 三、设计要求 采用适当方法基于MATLAB 设计一个IIR 带通滤波器,其中带通的中心频率为ωp0=0.5π,;通带截止频率ωp1=0.4π,ωp2=0.6π;通带最大衰减αp =3dB;阻带最小衰减αs =15dB;阻带截止频率ωs2=0.7π. 四、设计原理 1.用脉冲相应不变法设计IIR 数字滤波器 利用模拟滤波器来设计数字滤波器,也就是使数字滤波器能模仿模拟滤波器的特性,这种模仿可以从不同的角度出发。脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发,使数字滤波器的单位脉冲响应序列h (n )模仿模拟滤波器的冲激响应 h a (t ),即将h a (t )进行等间隔采样,使h (n )正好等于h a (t )的采样值,满足 h (n )=h a (nT ) 式中,T 是采样周期。 如果令H a (s )是h a(t )的拉普拉斯变换,H (z )为h (n )的Z 变换,利用采样序列的 Z 变换与模拟信号的拉普拉斯变换的关系得 (1-1) 则可看出,脉冲响应不变法将模拟滤波器的S 平面变换成数字滤波器的Z 平面,这个从s 到z 的变换z =e sT 是从S 平面变换到Z 平面的标准变换关系式。 ??? ?? -= Ω-= ∑∑ ∞ -∞=∞ -∞ ==k T j s X T jk s X T z X k a s k a e z sT π21 )(1) (

绝对经典的低通滤波器设计报告

经典 无源低通滤波器的设计

团队:梦知队 团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想 队员: 日期:2010.12.10 目录 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3) 1.1理论分析 (3) 1.2电路组成 (4) 1.3一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5) 1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5) 1.3.2三角信号源仿真与实测 (10) 1.3.3方波信号源仿真与实测 (15) 第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21) 2.1理论分析 (21) 2.2电路组成 (22) 2.3二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23) 2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23) 2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)

2.3.3方波信号源仿真与实测 (33) 第三章结论与误差分析 (39) 3.1结论 (39) 3.2误差分析 (40) 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析 滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。 低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。 图1RC低通滤波器基本原理图 当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。当输入

频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。此时的频率为滤波器的特征频率fc。 解出,得: 在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为: 因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为: 这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。按照定义,此时的频率称为特征频率。 1.2电路组成

平面带通滤波器设计说明

一设计选题 选题:平面带通滤波器设计与测量 微带基片选择:RO5880 板材厚度:0.254mm 指标要求: 通带围12.25GHz-12.75GHz(中心频率12.5GHz 相对带宽4%) 带插损IL小于4dB 带反射系数RL大于10dB 边带抑制:13GHz以上至少抑制15dB 14-16 GHz抑制30dB以上 12GHz以下至少抑制15dB 11GHz以下至少抑制40dB 8-10GHz以下至少抑制50dB 在上述指标要求达成的前提下,过渡带宽越窄越好;归一化滤波器的面积越小越好。 二基本原理 2.1 滤波器设计方案的选取 本次设计的主要评分指标之一为滤波器的选择性,为了实现高选择性的带通滤波器,本文利用源-负载耦合,交叉耦合,以及混合电磁耦合等方式在带外适当位置引入传输零点,从而大大改善了带通滤波器的矩形度。该设计思路优势在于可以方便地调节传输零点的位置,从而改善带通滤波器的矩形度。但是随着滤波器的矩形度不断提

高,对于滤波器通带外的抑制也随之恶化,故设计中需要考虑在满足带外抑制要求的前提下尽量使滤波器获得较好的矩形度。另外,滤波器的阶数也会对滤波器的矩形度产生巨大影响。随着滤波器阶数的提高,滤波器的矩形度逐渐改善。但与此同时,滤波器的带插损也逐渐恶化。故在滤波器的设计过程中需要权衡矩形度与带插损两个指标要求,选择合适的滤波器阶数。 除此之外本次滤波器的设计还需考虑到介质基板板材与厚度的选取对于滤波器性能参数的影响。首先考虑到要求插损越高越好,故选取了损耗正切较小的板材RO5880,其损耗正切为0.0009,介电常数为2.2。板材厚度的选取主要是考虑到了其对于滤波器尺寸以及插损的影响。较薄的介质板可以使滤波器的尺寸进一步减小,但是与此同时,滤波器的插损也会变差。权衡考虑滤波器的尺寸以及插损的要求,本文选取介质基板厚度为0.254mm。 最终,本文采用六阶交叉耦合谐振腔体滤波器设计方案,其基本谐振单元的结构为如图2.1所示的半波长开环谐振器。整个滤波器的耦合拓补结构见图2.2。最终设计得到的滤波器结构如图2.3所示。 图2.1 基本谐振单元

信号与系统综合实验报告-带通滤波器的设计DOC

广州大学 综合设计性实验 报告册 实验项目选频网络的设计及应用研究 学院物电学院年级专业班电子131 姓名朱大神学号成绩 实验地点电子楼316 指导老师

《综合设计性实验》预习报告 实验项目:选频网络的设计及应用研究 一 引言: 选频网络在信号分解、振荡电路及其收音机等方面有诸多应用。比如,利用选频网络可以挑选出一个周期信号中的基波和高次谐波。选频网络的类型和结构有很多,本实验将通过设计有源带通滤波器实现选频。 二 实验目的: (1)熟悉选频网络特性、结构及其应用,掌握选频网络的特点及其设计方法。 (2)学会使用交流毫伏表和示波器测定选频网络的幅频特性和相频特性。 (3)学会使用Multisim 进行电路仿真。 三 实验原理: 带通滤波器: 这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减和抑制。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成,如图1所示。 电路性能参数可由下面各式求出。 通带增益:CB R R R R A f vp 144+= 其中B 为通频带宽。 中心频率:)1 1(121 3 12 20R R C R f += π

通带宽度:)2 1(14 321R R R R R C B f -+= 品质因数:B f Q 0 = 此电路的优点是,改变f R 和4R 的比值,就可以改变通带宽度B 而不会影响中心频率0f 。 四 实验内容: 设计一个中心频率Hz f 20000=,品质因数5>Q 的带通滤波器。 五 重点问题: (1)确定带通滤波器的中心频率、上限频率及下限频率。 (2)验证滤波器是否能筛选出方波的三次谐波。 六 参考文献: [1]熊伟等.Multisim 7 电路设计及仿真应用.北京:清华大学出版社,2005. [2]吴正光,郑颜.电子技术实验仿真与实践.北京:科学出版社,2008. [4]童诗白等.模拟电子技术基础(第三版).北京:高等教育出版社, 2001. 图1 二阶带通滤波器

带通滤波电路设计

带通滤波电路设计一.设计要求 (1)信号通过频率范围 f 在100 Hz至10 kHz之间; (2)滤波电路在 1 kHz 电路的幅频衰减应当在 的幅频响应必须在± 1 kHz 时值的± 3 dB 1 dB 范围内,而在 范围内; 100 Hz至10 kHz滤波 (3)在10 Hz时幅频衰减应为26 dB ,而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB 。 二.电路组成原理 由图( 1)所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较, 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图(2),可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波电路的截止角频率 W H大于高通电路的截止角频率 W L,两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。 V I V O 低通高通 图( 1) 1 W H低通截止角频率 R1C1 1 W L高通截止角频率 R2C2 必须满足W L

│A│ O │A│ O │A│ O 低通 W w H 高通 W w L 带通 W W w L H 图( 2) 三.电路方案的选择 参照教材 10.3.3 有源带通滤波电路的设计。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路,在通带内我们设计为单位增益。根据题意,在频率低端f=10HZ 时,幅频响应至少衰减 26dB。在频率高端 f=100KHZ 时,幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ,一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ,有源器件仍选择运放 LF142,将这两个滤波电路串联如图所示,就构成了所要求的带通滤波电路。 由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n 与增益的关系知 A vf1 =1.586 ,因此,由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益(Avf1 ) 2=( 1.586 )2=2.515, 由于所需要的通带增益为0dB, 因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、 R2组成的分压器。

带通滤波器设计模拟电子技术课程设计报告大学论文

模拟电子技术课程设计报告带通滤波器设计 班级:自动化1202 姓名:杨益伟 学号:120900321 日期:2014年7月2日 信息科学与技术学院

目录 第一章设计任务及要求 1、1设计概述------------------------------------3 1、2设计任务及要求------------------------------3 第二章总体电路设计方案 2、1设计思想-----------------------------------4 2、2各功能的组成-------------------------------5 2、3总体工作过程及方案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析 3、1各单元电路的选择---------------------------6 3、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路工作原理图及电路仿真结果 4、1总体电路工作原理图及元件参数的确定---------9 4、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试 5、1使用的主要仪器、仪表-----------------------12 5、2测试的数据与波形---------------------------12 5、3组装与调试---------------------------------14 5、4调试出现的故障及解决方法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进方向 6、1设计电路的特点及改进方向-------------------14 第七章电路元件参数列表 7、1 电路元件一览表---------------------------15 第八章结束语 8、1 对设计题目的结论性意见及改进的意向说明----16 8、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图) 参考文献

带通滤波器设计步骤

带通滤波器设计步骤 1、根据需求选择合适的低通滤波器原型 2、把带通滤波器带宽作为低通滤波器的截止频率,根据抑制点的频率距离带通滤波器中心频点距离的两倍作为需要抑制的频率,换算抑制频率与截止频率的比值,得出m 的值,然后根据m 值选择低通滤波器的原型参数值。 滤波器的时域特性 任何信号通过滤波器都会产生时延。Bessel filter 是特殊的滤波器在于对于通带内的所有频率而言,引入的时延都是恒定的。这就意味着相对于输入,输出信号的相位变化与工作的频率是成比例的。而其他类型的滤波器(如Butterworth, Chebyshev,inverse Chebyshev,and Causer )在输出信号中引入的相位变化与频率不成比例。相位随频率变化的速率称之为群延迟(group delay )。群延迟随滤波器级数的增加而增加。 模拟滤波器的归一化 归一化的滤波器是通带截止频率为w=1radian/s, 也就是1/2πHz 或约0.159Hz 。这主要是因为电抗元件在1弧度的时候,描述比较简单,XL=L, XC=1/C ,计算也可以大大简化。归一化的无源滤波器的特征阻抗为1欧姆。归一化的理由就是简化计算。 Bessel filter 特征:通带平坦,阻带具有微小的起伏。阻带的衰减相对缓慢,直到原理截止频率高次谐波点的地方。原理截止频率点的衰减具有的经验公式为n*6dB/octave ,其中,n 表示滤波器的阶数,octave 表示是频率的加倍。例如,3阶滤波器,将有18dB/octave 的衰减变化。正是由于在截止频率的缓慢变化,使得它有较好的时域响应。 Bessel 响应的本质截止频率是在与能够给出1s 延迟的点,这个点依赖于滤波器的阶数。 逆切比雪夫LPF 原型参数计算公式(Inverse Chebyshev filter parameters calculate equiations ) ) (cosh )(cosh 11Ω=--Cn n 其中 1101.0-=A Cn , A 为抑制频率点的衰减值,以dB 为单位;Ω为抑制频率与截止频率的比值 例:假设LPF 的3dB 截止频率为10Hz,在15Hz 的频点需要抑制20dB,则有: 95.91020*1.0==Cn ;Ω=15/10=1.5 1.39624.0988.2) 5.1(cosh )95.9(cosh 11===--n ,因此,滤波器的阶数至少应该为4

带通滤波器设计实验报告

电子系统设计实践 报告 实验项目带通功率放大器设计学校宁波大学科技学院 学院理工学院 班级12自动化2班 姓名woniudtk 学号12******** 指导老师李宏 时间2014-12-4

一、设计课题 设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。该电路由带通滤波器和功率放大器构成。 二、设计要求 (1)电路采用不超过12V单(或双)电源供电; (2)带通滤波器:通带为300Hz~3.4kHz,滤波器阶数不限;增益为20dB; (3)最大输出额定功率不小于0.5W,失真度<10%(示波器观察无明显失真);负载(喇叭)额定阻抗为8?。 (4)功率放大器增益为26dB。 (5)功率放大部分允许采用集成功放电路。 三、电路测试要求 (1)测量滤波器的频率响应特性,给出上、下限截止频率、通带的增益; (2)在示波器观察无明显失真情况下,测量最大输出功率 (3)测量功率放大器的电压增益(负载:8?喇叭;信号频率:1kHz); 四、电路原理与设计制作过程 4.1 电路原理 带通功率放大器的原理图如下图1所示。电路有两部分构成,分别为带通滤波器和功率放大器。 图1 滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。LM358是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。高输入阻抗使得运放的输入电流比较小,有利于增大放大电路对前级电路的索取信号的能力。在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而影响信号的放大,因此高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。 带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成,因此,设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波器(巴特沃斯响应)。 功率放大电路运用LM386功放,该功放是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。 4.2电路设计制作 4.2.1带通滤波电路设计 (1)根据设计要求,通带频率为300HZ~2.4KHZ,滤波器阶数不限,增益为 20dB,所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案,选择低通放大十倍。高通不放大。

基于MATLAB的IIR数字带通滤波器设计

基于MA TLAB的IIR数字带通滤波器设计 摘要 窗函数法在IIR 数字滤波器的设计中有着广泛的应用, 但这不是最优化的设计。介绍了一种基于等波纹切比雪夫逼近准则的IIR 数字滤波器的最优化设计方法,通过MA TLAB 的仿真实现, 证明了该方法是一种最优化的设计。传统的数字滤波器设计方法繁琐且结果不直观,本文利用MA TLAB具有强大的科学计算和图形显示这一优点,与窗函数法设计理论相结合共同设计IIR数字滤波器,不但使设计结果更加直观,而且提高了滤波器的设计精度,从而更好地达到预期效果。 关键词:IIR数字滤波器;窗函数,等波纹切比雪夫逼近,MA TLAB 仿真 ABSTRACT Window function method in the design of IIR digital filter has a wide range of applications, but this is not the most optimal design. Such as corrugated paper, a Chebyshev approximation for IIR digital filter criteria for the optimization design method to achieve through the MA TLAB simulation proved that the method is one of the most optimized design. Conventional digital filter design method is cumbersome and results are not intuitive, this paper, MA TLAB has a powerful scientific computing and graphics display the advantages, with the window function method combines design theory to design IIR digital filter design results not only more intuitive, but also improve the accuracy of the filter design to better achieve the desired results. KEY WORDS: IIR digital filters,window function,such as ripple Chebyshev approximation,MA TLAB simulation 目录 引言.............................................第页 第1 章数字滤波器................................第页 第2 章IIR数字滤波器设计方法......................第页 2.1用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器..........第页 2.2 脉冲响应不变法优缺点........................第页 2.3用双线性变换法设计IIR数字滤波器............第页 2.4双线性变换法优缺点..........................第页 第3章IIR数字带通滤波器设计过程...................第页 3.1设计步骤.....................................第页 3.2程序流程框图.................................第页 3.3 MA TLAB程序..................................第页 第四章结果及分析.................................第页 第五章总结.......................................第页 参考文献..........................................第页 致谢..............................................第页 附录..............................................第页

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