1.低通滤波器原型

滤波器是一个二端口网络。当频率不高时，滤波器可以由集总元件的电感和电容构成；但当频率高于500MHz时，电路寄生参数的影响不可忽略，滤波器通常由分布参数元件构成。

低通滤波器原型是设计滤波器的基础，集总元件低通、高通、带通、带阻滤波器以及分布参数元件滤波器，可以根据低通滤波器原型变换而来。常用的有通带内最平坦、通带内有等幅波纹起伏、通带和阻带内都有等幅波纹起伏、通带内有线性相位4种响应的情形，对应这4种响应的滤波器称为巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆函数滤波器和线性相位滤波器。

低通滤波器原型是假定源阻抗为1\(\Omega\)和截止频率为\(\omega_c\)=1的归一化设计。滤波器的阶数N由滤波器响应的数学表示式确定，在低通滤波器原型中N与电感和电容的总数相同。N值越大，阻带内的衰减越快。

2.滤波器的变换

在低通滤波器原型中是假定源阻抗为1Ω和截止频率为ωc=1的归一化设计，为了得到实际的滤波器，必须对前面讨论的参数进行反归一化设计，以满足实际源阻抗和工作频率的要求。利用低通滤波器原型能够变换到任意源阻抗和任意频率的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，变换包括阻抗变换和频率变换2个过程。

从低通滤波器原型到低通、高通、带通和带阻滤波器的变换

• 低通滤波器原型变换为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的频率变换分别为
  

• 低通滤波器原型的电感变换到高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器时，分别是电容元件、电感与电容的串联、电感与电容的并联。
• 低通滤波器原型的电容变换到高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器时，分别是电感元件、电感与电容的并联、电感与电容的串联。

3.短截线滤波器

一段终端短路或终端开路的传输线称为短截线。采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德（Richards）变换用于将集总元件变换为传输线段，科洛达（Kuroda）规则可以将各滤波器元件分隔。

• 通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路或终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。

  终端短路的一段传输线可以等效为集总元件的电感;

  终端开路的一段传输线可以等效为集总元件的电容;

  传输线的长度也经常选择为\(l=\lambda/8\)长，这种选择适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的带阻滤波器。这适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的低通滤波器，这时低通滤波器原型的电感值与终端短路传输线的归一化特性阻抗值相等，低通滤波器原型的电容值与终端开路传输线的归一化特性导纳值相等

  传输线的长度也经常选择为\(l=\lambda/4\)长，这种选择适合将集总元件低通滤波器原型转换为由传输线构成的带阻滤波器。

• 科洛达规则是利用附加的传输线段，得到在实际上更容易实现的滤波器。例如，利用科洛达规则既可以将串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线在物理上分开。附加的传输线段称为单位元件。

\(N=1+Z_2/Z_1\)

4.阶梯阻抗低通滤波器

阶梯阻抗低通滤波器也是采用分布参数构成的。阶梯阻抗低通滤波器是一种结构简洁的电路，其由具有很高和很低特性阻抗的传输线段交替排列而成，结构紧凑，便于设计和实现。

一段特性阻抗很高的传输线可以等效为串联电感，而且传输线的特性阻抗越高所需的传输线长度越短；一段特性阻抗很低的传输线可以等效为并联电容，而且传输线的特性阻抗越低所需的传输线长度也越短。

正是因为上面的原因，等效为电感的传输线通常选实际能做到的特性阻抗的最大值，等效为电容的传输线通常选实际能做到的特性阻抗的最小值。

5. 平行耦合微带线滤波器

2个无屏蔽的传输线紧靠在一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称为耦合传输线。平行耦合微带传输线通常由靠得很近的三个导体构成，这种结构介质厚度为d，介质相对介电常数为\(\epsilon_r\)，在介质的下面为公共导体接地板，在介质的上面为2个宽度为W、相距为S的中心导体带。

单个\(\lambda/4\)长的平行耦合微带线段有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带过渡,如果将多个平行耦合微带线段的单元级连，级连后的网络可以构成带通滤波器。

标签：滤波器,电感,传输线,原型,低通滤波器,设计,元件
来源： https://www.cnblogs.com/boyiliushui/p/13384030.html