通信系统用带通滤波器设计及其PSPICE仿真分析(1)(1) (自动保存的)

I编号：100509054025本科毕业论文题目：带通滤波器的设计及其PSPICE仿真学院：物理与电子信息工程专业：电子信息工程年级：10级姓名：杨胜军指导教师：孙丹丹完成日期：2014年5月26日II目录一滤波器设计基础原理..............................................31.1工作参数.....................................................41.2归一化频率和归一化阻抗.......................................81.3梯形对偶网络................................................101.4四类滤波器简介及其简单比较..................................10二带通滤波器的查表设计法..........................................122.1低通滤波器的查表设计法......................................122.2带通滤波器的查表设计法......................................162.3带通滤波器的参数计算........................................21三基于贝塞尔函数带通滤波器设计....................................233.1滤波器的设计思想............................................233.2滤波器的设计步骤............................................23四仿真结果及其分析................................................264.1PSPICE仿真软件及应用.......................................264.1.1PSPICE仿真软件概述...................................264.1.2PSpiceA/D软件的功能特点.............................264.2仿真结果分析................................................274.2.1幅频特性曲线..........................................274.2.2波特图曲线............................................274.2.3群延迟特性............................................28结论................................................错误!未定义书签。致谢...............................................................30[参考文献].........................................................291摘要带通滤波器在通信系统中的应用极为广泛，由于科学技术的飞速发展，计算机技术及各类技术也急速增加，过滤技术的发展也得到了前所未有的平台。本论文的主要研究和设计性能优良的带通滤波器，经过学者们各类新型滤波器性能的研究，导致滤波器朝低功耗、高精度、小体积方向发展，滤波器的单片集成在70年代后期被研制出来并得到使用，到了今天滤波器的应用十分广泛，滤波器本身的质量也同时决定了最终产品的质量，所以更需要设计出满足大众需要的带通滤波器。本论文的主要研究和设计性能优良的带通滤波器。论文介绍了贝塞尔函数来进行带通滤波器的设计验证，以中心频率为120MHz的带通滤波器为例，，在满足要求的同时也在经济性和制造程度上达到优良。论文进行仿真研究，结果显示该带通滤波器阻带衰减大，通带起伏小，由群延迟特性图中看出，在通带内延迟基本比较稳定，而显示出稳定的群延迟特性。并且文中还简单阐述了滤波器综合设计法的一些基本知识，归一化数值、工作参数、等。关键词：带通滤波器仿真频率PSPICE2AbstractBand-passfilterinthecommunicationssystemisveryextensive,computertechnologyandthedevelopmentofvarioustechniques,filtertechnologydevelopmentsothatanewstepandhigh-precision,low-power,small-footprintdirection.Filtermonolithicinthelate1970sweredevelopedandwidelyoverthetimescholarsareworkingtoimprovethevariouspropertiesofthenewfilter.Todayprimarilydevotedtothevarioustypesoffiltersappliedtotheproduct'sdevelopmentandresearch.Amongthevarioustypesofcommunicationsystems,thefilterapplicationisveryextensive,itsmeritsdirectlydeterminesthequalityofproducts.Thereforedesignedtosatisfytheconditionandperformanceoftheband-passfilteritisurgent.Thismajorworkistostudyanddesignofband-passfilter.Thisthesisvalidationtocenterfrequencyto120MHzofband-passfilter,forexample,describesbasedonBesselfunctionsforband-passfilterdesign,meettherequirements,butalsoineconomicandmanufacturingextentachieveexcellence.ThesisusingPSPICEOrCADcompany'ssoftwareonthedesignofband-passfilterforsimulation,resultsshowthebandpassfilterpassbandlitlle,stopbanddecay,intheGroupdelaycharacteristicscanbeseeninthefigure,thebanddelaybasicrelativelystable,andshowedthemoststablegroupdelaycharacteristics.Thearticlealsodescribesthefilterintegrateddesignofbasicknowledge,includingworkingparametersandnormalizedvalue,etc.KeyWords：bandpassfiltersimulationfrequencyPSPICE3前言我们的过滤器，经过半个世纪的发展，已经是一个飞跃的进步发展，生产，应用过滤器。。在实际情况不通的情况应用滤波器也不相同，根据具体的工作带宽和频率和相关的其它要求，从而可以选择相对应的滤波器种类。如果有不同的滤波器同时满足时，会根据实际情况进行不同的选择，所以滤波器的设计就变得更加重要，因为滤波器对系统的一些性能影响十分巨大，所以它的设计也就成为一项艰难而又有挑战的工作。现在滤波器的设计已经被人们重视，从而成为电子技术中的一个单独的课程。滤波器的设计与硬件实现是相互关联的。简单地说，用分立器件实现和用集成器件实现的设计方法、难易程度肯定是不相同的。分立器件的设计方法主要有手算和软件辅助两种方法。早期的滤波器主要采用R,L,C等无源元件，缺点是在低频工作时电感体积大，Q值小且滤波效果不明显。后来，滤波器由R,C和运放组成，在体积和重量方面得到显著改善，但有源滤波器在音频范围内要求较大的电容和精确的RC时间常数，造成集成电路制造困难，甚至不可能制造。MOs集成电路的发展，出现了一种新的开关电容滤波器它是由MOs开关电容(SC)和MOs运放组成的，这种滤波器的通带截止频率和通带增益都与电容之比有关。由于现代集成工艺进展飞速，这些电容制作越发精良，因此通带增益和截止频率都是十分的稳定，并且精准。由于滤波器应用于各类电路系统中，作为抑制或消除无用信号成分。传统的分立元件组成的无源滤波器有着很大的不足，所以寻找一种高精度可编程的通用滤波器变得十分重要。根据滤波方式不同，又可以分为低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波、全通滤波(移相)等，根据使用元件的不同，滤波器又可以分成集总参数元件滤波器和分布参数元件滤波器;根据有源无源又可分成有源滤波器和无源滤波器，并且随着滤波器技术的迅猛发展，种类也在不断地增多。自六十年代到七十年代滤波器朝着小体积，高精度，多功能的方向发展，到了八十年代更注重各种新型滤波器的性能的研究，并得到更大的发展，从九十年代至今，研究者在对滤波器本身研究的同时，也在开发和研制滤波器对各种产品的应用。4一．滤波器设计基础原理滤波器的理念是一个工程概念,它是根据富立叶的分析和变换而得出的。由高等数学得出，当信号满足了一定的条件，可以看成是由无限个正弦波叠加而成的。工程信号是由不同频率的正弦波线性叠加而成的,信号的频率成分是由不同频率组成信号的正弦波。阻止另一部分频率成分通过的电路,同时允许一定频率范围内的信号成分正常通过，叫做滤波电路。滤波器它实质上是一个选频电路。滤波器中，把信号能够正常通过的频率范围，称为通频带或者通带；而当信号完全被抑制或者受到很大衰减的频率范围就称为阻带；阻带和通带之间的分界频率称为截止频率；理想的滤波器在在阻带内的电压增益为零，通带内的电压增益为一个常数；实际滤波器的阻带和通带之间存在一定得频率范围过渡带。实际上，不同的电子系统都有不同的频带宽度，而滤波器具体的工程应用电路是从电路参数对蒂娜路频带宽度的影响从而设计出来的，频率特性反映出了电子系统的这个特点。1.1工作参数在这中所涉及的个工作参数定义如下：LCU1U2I1I2++--R1U0-5图1-1图1-1显示的是一个无耗LC滤波器，这个负载电压的象函数为U(s)2，激励电动势的象函数（拉氏变换）为U(s)0,图中的S的信号源是广义复频率，它的内阻和负载都是纯电阻，分别为R1和R2，所以传输函数T（s）的定义为：)()(*4)(2012SSSTUURR（1-1）在正弦稳态激励下时，s=jω,T(jω)的模平方就为RUjT12024)(/PPRUm2222（1-2）其中P2是负载实际所得到的功率Pm是信号源可能供给的最大功率，他们分别为：RUPm1204（1-3）RUP2222(1-4)显然：2)(jT或1)(jT（1-5）当PPm2时，1)(jT，这个时候就会实现最大的功率输出，)(jT值越大表示传输过程中的损失最大。)(jT可以用指数形式表示：)(jT=ej)(（1-6）其中，当分贝用dB单位时，我们会以A(ω)显示它的衰减特性。而当奈贝的单位是NB时，ln)()(jT称为滤波器的“有效衰减”，“工作衰减”特性。A（）=10lgPPm2=10lg)(lg20)(2jTjT（1-7）（）称为滤波器的相移特性（或称相位特性）。)()(jT（1