频率范围为 0-60Mhz 的滤波器设计

信息处理 过滤器 过滤器设计 低通滤波器 数字通讯 带通
2022-02-21 16:57:14

首先请原谅我问了一个看似模糊的问题。但我在我试图解决的问题上无处可去。

我正在研究一个电力线通信系统,我需要在 28-56Mhz 范围内上变频,然后将其下变频到 0-28Mhz,以便它在耦合器范围内工作。所以我需要设计一个 28-56Mhz 的带通滤波器和一个0-28Mhz 范围内的低通滤波器。我需要为此设计一个模拟滤波器。我没有过滤器设计的经验。我一直在网上寻找资源,但无论我走到哪里,都有关于切比雪夫、巴特沃斯和椭圆滤波器的解释。然后你就有一阶、二阶和更高阶的滤波器方程。我的问题是我无法决定使用哪种类型的过滤器以及使用什么顺序。因此,我需要了解实际的设计约束以及在给定某些约束的情况下如何设计的示例,然后归结为解决方案。

2个回答

正如您所说,有一些与滤波器相关的参数,例如滤波器类型(巴特沃斯、椭圆、切比雪夫 I、切比雪夫 II、贝塞尔等)、滤波器阶数等。(请注意,滤波器设计中有很多考虑因素基于应用程序)

先说过滤器的顺序:过滤器的阶数更高,让你拥有一个质量更好的过滤器。例如,在低通滤波器中,如果您想要更清晰的过渡带,您需要设计一个具有高阶滤波器的滤波器。无源模拟滤波器的阶数取决于您在滤波器中使用的元件数量(电阻器、电感器、电容器)。这就是我对过滤器顺序的全部了解。

现在让我们谈谈最适用的过滤器类型。滤波器类型之间最重要的区别是它们具有波纹的频带。请注意,滤波器的优先级取决于应用,当我们说一个滤波器比另一个更好时,我们必须说明在哪些方面(阶数、波纹、极点、零点、稳定性、群延迟、相位响应、最小相位、.. ..) 这比那个好。下图比较了以相同顺序设计的 4 种重要类型的过滤器。如您所见,Elliptic 滤波器在通带和阻带都有波纹,但它具有最尖锐的过渡,而 Butterwoth 滤波器没有波纹,但在相同阶数的滤波器中清晰度最低。

首先,您正在尝试设计一个射频滤波器。因此,当您使用 Google 搜索过滤器时,请尝试搜索“直接耦合过滤器”或“RF 过滤器”或“诺顿变换过滤器”或“Seymor Cohn”等术语。科恩撰写了有史以来最重要的射频滤波器设计论文(大约在 1950 年)。

其次,不要担心原型。使用这些类型的过滤器,您基本上只有一个选择,即 Butterworth。这样做的原因是过滤器的响应将更多地受您使用的组件而非原型的控制。几乎不可能从由 Q 值通常小于 30 的电感器构成的滤波器获得真正的切比雪夫响应。您也无法获得真正的巴特沃斯响应,但它是最好的起点。

第三,如果你要这样做,你需要一个射频电路模拟器。您绝对必须使用精确的组件模型来模拟这些电路。一旦你这样做了,你就会很快理解我所说的原型。您还会发现,根据带通滤波器的带宽,您不能实现超过 3 个极点。组件损失将破坏响应。

第四,如果您正在设计一个上变频器和下变频器,您需要对您使用的频率做出一些谨慎的决定。即是否使用低侧或高侧注入。它会对过滤器要求产生重大影响。所以要开始,你应该首先了解你的过滤限制,然后决定混合策略。

我希望这会有所帮助,但是您描述的任务是大量的工作,即使对于经验丰富的专业人士也是如此。

您可能需要考虑使用晶体、SAW 或陶瓷滤波器,而不是尝试自己设计。