一种Butterworth带通滤波器的设计与实现

提出一种基于MAX260的Butterworth带通滤波器设计方法。介绍了设计Butterworth滤波器的基本原理,以及利用MAX260实现该种滤波方式的具体过程。在实验室环境下举出具体实例实现了四阶Butterworth带通滤波器,并验证了其滤波性能。测试结果表明该方法具有较好的滤波效果。由于该方法中信号滤波由有源程控滤波器芯片完成,可降低微控制器的运算负担,有利于提升系统性能。

Butterworth带通滤波器设计

采用Butterworth函数,设计了应用于射频治疗仪的中心频率为750kHz的带通滤波器,以减少其对配合使用仪器的干扰.并利用Matlab软件对设计的带通滤波器的数学模型进行仿真和进一步优化.实验电路表明,该带通滤波器运行稳定,各项指标达到设计要求.同时也验证了该方法具备可行性和适用性,并可用于其他滤波器的设计.

基于多阶有源带通滤波器和在线相关系数的负载在线智能识别

从时域建立了负载在线识别的数学模型,识别任务由硬件和算法共同承担。采用多阶有源带通滤波器进行硬件预处理,从而将功率相差很大的负载信号转换成可以在同一个条件下采集的电压信号。从皮尔逊相关系数出发定义了在线相关系数,将其作为唯一的时域特征参量,并提出“在线相关系数逐渐增大并最终等于1”的判决准则。利用最大值首位对齐法和均值法进行数据处理,采用逐次比较法和筛选法相结合进行识别。实验数据表明:基于带宽为340~900 Hz的五阶有源带通滤波器和STM32处理器中的在线相关算法很好完成了功率相差1500多倍的电磁炉、电饭煲、笔记本电脑、小灯泡等4种负载的任意在线组合的智能识别。

基于FPGA的数字带通滤波器设计与仿真

为快速准确地提取超声导波信号中的目标信息,采用流水线加法树阵列结构设计低阶滤波器,采用直接型低阶叠加实现20阶高精度带通滤波器。运用流水线技术与FPGA片上资源相结合实现对该结构数字算法优化,并将其应用在镍铬合金超声导波测温系统中。结果表明:所设计的滤波器对512点的混频超声导波信号滤波耗时约1047个时钟。该滤波器总体设计简单,可以达到实时滤波的功能。

基于HMSIW的小型化三模带通滤波器设计

传统的多模谐振器引入多个谐振器,并利用其中两个甚至多个谐振模式来组合构建滤波器通带,但由于其谐振器个数较多而在射频系统中占用了较大的空间。为此,本文提出了基于半圆形半模基片集成波导(HMSIW)的三模带通滤波器,通过引入金属化过孔来扰动半圆形HMSIW谐振腔的谐振模式的电场分布,使得对应的谐振模式的频率也会随之发生偏移,进而使原本谐振频率相差较大的三个谐振模式的频率逐渐靠近,最终组合形成滤波器的通带。该设计无需引入额外的谐振器,能够实现滤波器尺寸减半甚至成倍减少,从而达成小型化的目的。

埋地管道检测中的窄带通滤波器设计与仿真

埋地金属管道铺设环境错综复杂,在管道定位过程中,接收机需要从管道辐射的多频信号中有效分离出128 Hz定位信号,滤除高频信号和50 Hz工频信号。针对埋地管道检测的现实需求,设计了9种不同类型和拓扑结构的四阶128 Hz窄带通滤波器,并通过Multisim14进行仿真分析。结果表明,同种拓扑结构不同电路结构的滤波器幅频特性曲线相同,输入输出增益稍有不同。这9种滤波器的中心频率均在128 Hz附近,其中1 dB切比雪夫型MFB滤波器带宽最窄,为36.803 Hz,Q值最大,为3.473。进一步分析表明,1 dB切比雪夫型MFB滤波器能够有效提取128 Hz信号并滤除干扰信号,在-3 dB带宽(108~145 Hz频率范围)内,滤波器噪声不超过0.132μV·Hz^(-1/2)。另外该滤波器在温度和电容容差等因素的影响下,表现出较小的幅频特性变化,具有良好的稳定性。

基于文桥振荡器的高Q带通滤波器的设计

从单电阻调谐的文桥振荡器出发,首先导出该振荡器的振荡条件和振荡频率,然后给出了二阶带通滤波器的两种设计方案.第一种设计方案的优点是可以实现极点频率的单电阻调节,第二种方案的优点是极点频率和品质因数可正交调节.两种方案均可实现两个带通输出,均可调节电阻使电路振荡,而且振荡条件和振荡频率均可分别调节.通过计算机仿真证实了所设计的电路正确有效.

基于文氏桥振荡器的CCCⅡ带通滤波器

为了得到一个最简单、最经济的电流模式高Q带通滤波器,根据传统的文氏桥振荡器和伴随网络理论,设计了一个电流模式/跨导模式的CCCⅡ带通滤波器。通过调整CCCⅡ的偏置电流,电路的极点频率和品质因数能够被独立地电调谐,当满足IB3=2IB4,电路还能产生正弦振荡。由于电路使用4个CCCⅡ和2个接地电容,因此电路适宜集成。计算机仿真结果表明设计方法正确。

基于电磁混合耦合的SIW宽阻带带通滤波器设计

为实现阻带一段范围内依然具有良好的抑制能力,提出了电磁混合耦合的基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)宽阻带带通滤波器(Bandpass Filter,BPF)。根据模式的本征抑制和电磁混合耦合理论,合理地设置外部馈电端口、内部耦合窗口及内部耦合圆孔阵列,抑制了频率低于TE_(105)和TE_(501)之前的所有高次模,并且使得工作模式TE101电耦合很好地传输。仿真与实测结果均显示,该滤波器的中心频率f_(0)=5.94 GHz,插入损耗为−3.46 dB,相对带宽为2.44%,当阻带宽度延伸至3.85 f0时,抑制深度优于20 dB。与经典的四阶SIW宽阻带带通滤波器相比,拥有相同的带宽时,该双层层叠的方式更加紧凑,有利于集成到微波电路系统中。

增强型三复带通滤波器频率测量方法

快速准确的同步测量数据是实现电力系统闭环控制的基础,短时间窗频率测量是缩短同步测量装置上传延时的关键。然而,现有的短时间窗频率测量方法会由于无法有效地滤除基波负频和谐波分量,而导致较大的测量误差。为解决测量精度与上传速度的矛盾,该文提出一种增强型三复带通滤波器短时延频率测量方法。该方法将复带通滤波器滤波与负频分量重构消除相结合,提出短时间窗负频分量抑制方法;进一步,提出基于3个复带通滤波器权重调整的谐波抑制方法,建立含谐波分量的频率计算误差模型,揭示谐波分量对双复带通滤波器频率测量方法的影响机理,通过对3个复带通滤波器的权重调整降低算法对偶数次谐波的敏感性,最终实现单周波和1.5周波下的频率准确测量。仿真与实验测试表明,所提方法优于现有频率测量方法,可为电力系统闭环控制等应用提供短时延的频率测量数据。

6G无线通信新型毫米波双频带通滤波器的设计与仿真

针对6G无线通信系统对毫米波带通滤波器的需求,提出一种工作频段为W波段的毫米波双频带通滤波器。基于对多模谐振腔的研究,利用谐振腔内的TE301模式和TE102模式设计一种超宽带谐振腔,并基于TE302模式和TE103模式设计一种具有传输零点的多模谐振腔,通过将这两种谐振腔进行级联和优化,设计出一款工作于W波段的双频带通滤波器。两个工作频段分别为83.26~91.54 GHz和96.58~105 GHz,3 dB相对分数带宽分别为9.5%和8.4%。3个传输零点的位置分别在81.12、93.3、109.31 GHz。所设计结构采用CNC工艺进行制备,经测试,测试结果与仿真结果具有良好的一致性。两个工作频段的3 dB相对分数带宽误差分别为0.3%和1.5%。因此,所提出的W波段双频带通滤波器的设计方式可以为高频毫米波的设计带来一定的参考价值。

超低杂散多级反馈带通滤波器设计

针对于高精度数据采集系统的测试和测量中,高质量的带通滤波器是非常关键的部分,然而,使用无源元器件实现低频高质量的滤波器需要大电感,尺寸和成本都令人望而却步。采用高性能全差分音频放大器OPA1632D设计了六阶有源1 kHz带通滤波器。该带通滤波器采用多级反馈设计,原理结构简单,设计成本低廉,使用TINA-TI仿真测试效果较好,实际应用于高性能模拟数字转换器AD7961前端滤波测试,SNR与SFDR动态指标接近手册理论值。仿真和实践证明该滤波器的设计满足高精度的数据采集前端滤波的使用需求。

基于新型缺陷地谐振器结构的超宽带带通滤波器仿真设计

提出了一种使用新型缺陷地面结构谐振器和交指电容微带的超宽带带通滤波器,通过级联微带高通滤波器和低通滤波器来构建。具有6 GHz的3 dB截止频率的低通滤波器由顶部平面上的加宽微带线和“地”平面上的组合开环缺陷地面结构构成,实现了高选择性和良好的阻带性能。高通滤波器由顶部平面上的微带交指电容和“地”平面上的开环缺陷地面结构组成,产生了两个传输零点和陡峭的选择性。设计的超宽带带通滤波器具有2.5 GHz的3 dB带宽,中心频率位于4.8 GHz,呈现出尖锐的截止频率响应;同时还表现出良好的阻带性能,从DC到3.45 GHz的下阻带和从6.4到12 GHz的上阻带,抑制优于20 dB。

100~800 MHz频段源带通滤波器结构及热性能分析

源带通滤波器是一种用于军备环境下的电子信号滤波器件。由于其工作环境的特殊性,有必要针对其使用环境的需求和适应性,对滤波器结构可靠性和热性能进行有限元仿真,包括结构随机振动、冲击,以及内部器件热生成和滤波器结构的热能传输状态。结果表明,该滤波器在随机振动下的变形量和结构应力都在使用环境要求范围内,并满足坠撞安全冲击指标要求,结构安全可靠;其次,器件在热平衡后稳态温度均小于内部电子设备额定工作温度,滤波器能稳定工作。另外,在器件实现电源信号处理功能的前提下,通过有限元仿真,校核了其工作可靠性,为微波器件振动和热设计提供了仿真思路。

表面粗糙度对微波带通滤波器性能影响

滤波器作为微波接收机、发射机和测试设备中的一个重要组成部分,担任着信号选择、分离和组合的重要任务,在通信和雷达中具有广泛的应用。研究了导体表面粗糙度对带通滤波器工作频率、插入损耗和带宽的影响。为了保证滤波器的质量和成品率,需要对基板导体层的表面粗糙度进行控制。

一种带陷波零点的新型超宽带带通滤波器

文中提出一种带陷波零点的新型超宽带(UWB)带通滤波器(BPF)结构,该结构由高阻抗线部分和低阻抗线接地部分串联,后并联到50Ω馈线上形成。利用阻抗匹配的思想,验证了高低阻抗接地结构可以产生超宽带带通特性。调节低阻抗线的阻抗可以灵活地调节低频段截止频率,通过在50Ω馈线上引入马刺线结构后,对高频段截止频率也进行了灵活调节,实现了超宽带BPF的灵活设计。将单接地孔结构转化为对称双接地孔结构后,产生了带内陷波零点,通过调节接地孔直径的大小,陷波零点的调节范围达到了3.8 GHz。通过HFSS建模设计了一款中心频率为8 GHz、相对带宽为150%,陷波零点在8 GHz的超宽带BPF。仿真结果表明,插入损耗<0.5 dB,陷波深度达到了-22 dB,上下边沿衰减斜率分别为25 dB/GHz和21 dB/GHz,具有良好的滤波特性,验证了提出结构的可行性,并且整体尺寸仅为13 mm×12 mm,满足小型化要求。

双运放高Q带通滤波器的研究

基于集成运放的主极点模型,首先导出了双运放高Q带通滤波器的环路增益和前向通道增益表达式,以此为依据,用梅森公式求出了滤波器的传输函数,讨论了理想和非理想两种情况下该滤波器极点频率和品质因数表达式,并给出了它们的相对误差公式,解释了该电路出现极点频率和品质因数减弱的原因.

小型化宽阻带5G半集总混合滤波器设计

面向5G无线通信应用设计了一款微带半集总混合宽阻带带通滤波器。该滤波器阻带可扩展至5G毫米波频段,具有优良的带外抑制、结构紧凑及尺寸小巧的特点。搭建了集总元件的高频电路模型并完成了集总元件的路-场联合仿真,最终实现了由十字加载谐振器混合集总LC并联谐振电路而成的宽阻带滤波器。滤波器的中心频率位于4.08 GHz,通频带覆盖3.96~4.2 GHz,位于目前用于5G室内覆盖的N77频段。滤波器具有极广的阻带抑制特性,且优于20 dB抑制水平的上阻带范围可达22 GHz。滤波器有效电路尺寸仅为5.125mm×7.625 mm,插入损耗水平较低(0.54 dB),具有良好的选择性,适用于高性能5G通信系统应用。

无限脉冲响应切比雪夫数字带通滤波器的设计

为了更准确地设计滤波器,通过理论计算与MATLAB仿真结合的方法。无限长脉冲响应(IIR)数字带通滤波器设计,首先给定数字滤波器的性能指标,然后按照频带变换转换成相应的模拟滤波器的性能指标,进行模拟滤波器的响应设计,最后根据双线性变换原则将模拟滤波器变换成数字滤波器。仿真结果显示,切比雪夫滤波器在过渡带衰减较快,其经济性好,且与理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,就其输出效果而言,切比雪夫滤波器的阶次较小。

基于卷积神经网络的微带滤波器的参数预测

提出了一种基于卷积神经网络的微带带通滤波器的参数预测方法,针对一个三频带带通滤波器进行预测。首先利用HFSS电磁仿真软件训练数据得到S参数的数据集作为真实值数据集,将微带滤波器的S参数作为输入,物理结构参数作为输出,通过卷积神经网络进行训练,最后将目标S参数作为输入进行参数预测。相比于简单的全连接神经网络,卷积神经网络不仅能够大幅度地减少网络参数,还有效避免了过拟合情况的出现,解决了全连接神经网络耗时长的问题,并且由于卷积神经网络对于结构参数的预测是直接的,即使对于初学者也可以节省大量设计时间。仿真结果表明,目标S参数与卷积神经网络预测后得到的S参数拟合程度很高,证明了该方法对微带滤波器物理结构参数的预测有较高的准确率。