切比雪夫低通滤波器.doc

课程设计题目:院(系):专业:学生姓名:学号:指导教师:2014年01月03日1切比雪夫低通滤波器摘要:利用ADS2008软件设计切比雪夫型低通滤波器,通过最终的图像,分析该滤波器的功能特性,并与其他滤波器对比分析,阐明此种滤波器的优点所在。关键字:ADS2008软件切比雪夫低通滤波器功能特性2目录摘要………………………………………………………………11滤波器概述……………………………………………………………………………………………………………………………………………“最佳逼近特性”标准分类…………………………………………………………………………………52切比雪夫低通滤波器设计…………………………………………………………………………………………………………………………73设计心得………………………………………………………124参考文献………………………………………………………131、滤波器概述3滤波器是一种选频装置,可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中,利用滤波器的这种选频作用,可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。广义地讲,任何一种信息传输的通道(媒质)都可视为是一种滤波器。因为,任何装置的响应特性都是激励频率的函数,都可用频域函数描述其传输特性。因此,构成测试系统的任何一个环节,诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等,都将在一定频率范围内,按其频域特性,对所通过的信号进行变换与处理。:滤波器特性可以用其频率响应来描述,按其特性的不同,可以分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器等。低通滤波器有很多种,其中,最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。巴特沃斯滤波器是滤波器的一种设计分类,其采用的是巴特沃斯传递函数,有高通、低通、带通、带阻等多种滤波器类型。巴特沃斯滤波器在通频带内外都有平稳的幅频特性,但有较长的过渡带,在过渡带上很容易造成失真。切比雪夫滤波器同巴特沃斯滤波器相添加图片比,切比雪夫滤波器的过渡带很窄,但内部的幅频特性却很不稳定。巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。该响应非常平坦,非常接近DC信号,然后慢慢衰减至截止频率。巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用,其对于维护增益的平坦性来说非常重要。⑴低通滤波器从0~f2频率之间,幅频特性平直,它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过,而高于f2的频率成分受到极大地衰减。⑵高通滤波器与低通滤波相反,从频率f1~∞,其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过,而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。⑶带通滤波器它的通频带在f1~f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过,而其它成分受到衰减。⑷带阻滤波器与带通滤波相反,阻带在频率f1~f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减,,其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器,例如:低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器,低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。“最佳逼近特性”标准分类⑴巴特沃斯滤波器5从幅频特性提出要求,而不考虑相频特性。巴特沃斯滤波器具有最大平坦幅度特性,其传输函数表达式为:njS222111)(????⑵切比雪夫滤波器切贝雪夫滤波器也是从幅频特性方面提出逼近要求的,其传输函数表达式为:)(T11)(22221????njS??是决定通带波纹大小的系数,波纹的产生是由于实际滤波网络中含有电抗元件;nT是第一类切比雪夫多项式。与巴特沃斯逼近特性相比较,这种特性虽然在通带内有起伏,但对同样的n值在进入阻带以后衰减更陡峭,更接近理想情况。?值越小,通带起伏越小,截止频率点衰减的分贝值也越小,但进入阻带后衰减特性变化缓慢。切比雪夫滤波器与巴特沃斯滤波器进行比较,切比雪夫滤波器的通带有波纹,过渡带轻陡直,因此,在不允许通带内有纹波的情况下,巴特沃斯型更可取;从相频响应来看,巴特沃斯型要优于切贝雪夫型。,阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器,其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说,理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数,相频特性的斜率为常值;在通带外的幅频特性应为零。而理想滤波器是不存在的,实际滤波器通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制,只会受到不同程度的衰减。当然,6希望过渡带越窄越好,也就是希望对通带