01、滤波器设计——LC滤波器设计

1、 原理

LC滤波器:由集总LC组成的滤波器。适用于3Ghz以下的应用。体积小,便于安装,无寄生通带,设计灵活。而由于电感元件Q值较低,不宜在高矩形度、低插入损耗(S21)、窄带情况下使用。

01、滤波器设计——LC滤波器设计_第1张图片

1.1 、主要参数指标

(1)RF插入损耗:在理想情况下,插入到射频电路中的理想滤波器,不应在其通带内引入任何功率损耗。然而,在现实中,我们无法消除滤波器固有的、某种程度的功率损耗。插入损耗定量地描述了功率响应幅度与0dB基准的差值,其数学表达为:

I L=-10 \log \frac{P_{i n}}{P_{L}}=-10 \log \left(1-\left|\Gamma_{i n}\right|^{2}\right)

——滤波器向负载输出的功率

——滤波器从信号源得到的输入功率

\left|\Gamma_{i n}\right|——从信号源向滤波器看去的反射系数

(2)波纹系数:采用dB或奈贝(Neper)为单位,表示响应幅度的最大值最小值之差。反映了通带内信号响应的平坦度。

(3)带宽:对于带通滤波器,带宽的定义是通带内对应于3dB衰减量的上边频和下边频的频率差:

B W^{3 d B}=f_{U}^{3 d B}-f_{L}^{3 d B}

(4)矩形系数:矩形系数是60dB带宽与3dB带宽的比值,它描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度:

S F=\frac{B W^{60 d B}}{B W^{3 d B}}=\frac{f_{U}^{60 d B}-f_{L}^{60 d B}}{f_{U}^{3 d B}-f_{L}^{3 d B}}

01、滤波器设计——LC滤波器设计_第2张图片 矩形系数为1则滤波器的幅频响应曲线最为陡峭。

(5)阻带抑制:在理想情况下,我们希望滤波器在阻带内具有无穷大的衰减量。在实际情况中,为了使阻带抑制与矩形系数建立联系,通常以60dB作为阻带抑制的设计值。 

(6)品质因数Q:描述滤波器的频率选择特性。品质因数通常被定义为在谐振频率下,平均储能与一个周期内平均耗能之比:

  其中功率损耗等于单位时间内的耗能。

  一般品质因数越高,损耗能量比较小,回路选频特性好

  另一种计算方法:

Q=\frac{fo}{BW}

1.2 、滤波器类型

(1)低通滤波器

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(2)高通滤波器

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(3)带通滤波器

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2、 仿真实例

(1) 新建工程

新建工程第一步要设置单位。

(2)原理图设计

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(3)仿真结果

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 后续可以进行优化调谐:边看仿真曲线边调参数(粗调,适合可变参数不多的情况)

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