无源滤波器主要由哪些器件设计构成

长 沙 学 院

数电课程设计说明书

题目 无源滤波器设计 系

(

部

)

电子与通信工程系 专业(班级) 11级电子信息工程1班

姓名 李治兵 学号 2011026115 指导教师 龙英、刘亮、陈希 起

止

日

期

2012.12.24-2012.12.30

1

数字电子技术课程设计任务书(11)

系（部）：电子与通信工程系 专业：电子信息工程 指导教师：龙英

课题名称 无源滤波器设计 1. 技术参数 1) 了解4种无源滤波器的功能，熟悉无源滤波器的构造。 设2) 根据测试数据，简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能； 计3) 采用Multisim软件完成4种滤波器电路设计，要求仿真通过： 内a).低通滤波器 b).高通滤波器 c).带通滤波器 d).带阻滤波器 容2. 设计要求 及(1)求出所设计滤波器各参数： 要低通滤波器、高通滤波器：截止频率。 求 带通滤波器、带阻滤波器：中心频率、带宽、品质因素。 (2)计算并选择电路元件及参数； (3)仿真调试电路； (4)撰写设计报告及使用说明书。 设1、系统整体设计； 计2、系统设计及仿真； 工3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 作

. . .

.. .. 低通无源滤波器仿真与分析

一、滤波器定义

所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。一般可实为一个可实现的线性时不变系统。

二、滤波器的分类

常用的滤波器按以下类型进行分类。

1)按所处理的信号：

按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

2)按所通过信号的频段

按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。

高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。

带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

带阻滤波器：它抑制一定频段的信号，允许该频段以外的信号通过。

3)按所采用的元器件

按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起

本文分析了煤矿电网谐波的产生及危害。在此基础上,对无源滤波器进行了分析和仿真

维普资讯

上¨=, j 上T L= 1=.『上T 、善r T三无源滤波器的参数计算；享毒这从单调谐滤波器为例对无源滤波器的参数计算进行说明。 调谐在 n次谐波频率的单调谐电力滤波器，由于系统的谐波电压最终要被限制在很小的数值内，可以忽略，认为系统交流母线上只含基波分量 U。因此滤波支路除

滤波器分析与仿真王珂’周二磊’刘彬’娄春波’毛江赵云1、

上

流过 n谐波电流，次外，流过由 U引起还的基波电流 1.,,即：

2

、

中国矿业大学信电学院 2 0 8 2 0 1中国矿业大学资源学院 2 1 0 2 8 0

通 l l蕞 l 0 l l l

l _ 1 _二无源滤波器无源滤波器也称 L C滤波器，由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联为特定频率的喈波电流提供低阻通道。除了滤波作用外，无

本文分析了煤矿电网谐波的产生及危害。在此基础上，对无源滤波器进行了分析和仿真

滤波器支路的安装容量应为基波无功容量 Q。与谐波无功容量 Q之和，即： -

￣,

￣一 LI- L-

—

.

nw I L

() …2

滤波支路输出的基波无功容量为：=

煤矿电网；无源

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

二阶RC无源低通滤波器仿真

一、 Multism仿真

（1） 仿真电路图

（2） 仿真结果

二、 MATLAB仿真及实验数据

（1） 实验数据 A、无源

B、 有源

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

（2） 仿真图形

二阶RC低通滤波器设计,MATLAB及Multisim仿真

三、附件：

（MATLAB仿真程序）

w=0:0.01:100000; b=[1];

a=[0.0000000004,0.00006,1]; H=freqs(b,a,w); figure

plot(w,abs(H),'-r'); grid;

xlabel('\omega'); ylabel('|H(j\omega|'); title('幅频特性') hold on

H=[0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.56 0.55];

f=[1000 1300 1400 1600 1700 1800 1900 2100 2200 2300 24

电子知识

1、特征频率：

①通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。

②阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。

③转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。

④固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。 2、增益与衰耗

滤波器在通带内的增益并非常数。

①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益;高通指w→∞时的增益;带通则指中心频率处的增益。

②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。

③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量，如果△Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。 3、阻尼系数与品质因数

阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 阻尼系数的倒数称为品质因数，是*价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽，

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

1.设计要求

Sequence s(n) of N=2000 points is generated by AR(1) model: s(n)=as(n-1)+w(n), in which a=0.8, w(n) is white noise sequence, the mean and variance of w(n) ismw?0，

2?w?0.36.

The measurement model is x(n) =s(n) +v(n), in which white noise sequence v (n) and

2?1. w (n) is not related, the mean and variance of v(n) is mv?0,?mRequirements:

(1)Design IIR causal Wiener filter , calculate the filtered sequence and mean square error;

(2)Design FIR Wiener filter , calculate the filtered sequence and mean square error; (3)Displ

长 安 大 学 数 字 信 号 处 理 综 合 设 计

专 业 _______电子信息工程_______ 班 级 __24030602___________ 姓 名 _______张舒_______ 学 号 2403060203 指导教师 陈 玲

日 期_______2008-12-27________

一、课程设计目的：

1. 进一步理解数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 2.熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法； 3.学会用MATLAB软件对信号进行分析和处理；

4.综合运用数字信号处理理论知识，掌握用MATLAB软件设计FIR和IIR数 字滤波器的方法；

5. 提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力。

二、课程设计内容：

1.语音信号的采集

利用windows下的录音机录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右；并对语音信号进行采样，理解采样频率、采样位数等概念。

2.语音信号的频谱分析

利用函数fft对采样后语音信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。 3.设计数字滤波器

采用窗函数法和双线性变换法

上次的事发电公司个vbtwtv

滤波器和衰减器电路

一、滤波器影象参数法的设计

滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。

滤波器的分类如下：

滤波器：1、无源滤波器 2、有源滤波器， 无源滤波器又分为：RC滤波器和LC滤波器，RC滤波器又分为：1 低通RC滤波器 2 高通RC滤波器 3 带通RC滤波器

LC滤波器又分为：1 低通LC滤波器 2 高通LC滤波器 3 带阻LC滤波器 4 带通LC滤波器 有源滤波器又分为：1 有源高通滤波器 2 有源低通滤波器 3 有源带通滤波器 4 有源带阻滤波器

目前滤波器的分析和设计方法有两种：一是影像参数分析法，二是工作参数分析法（又称综合法）。前者设计简单，易于掌握，但这种滤波器的实测滤波特性与理论上的预定特性差别较大，在通带内又不能取得良好阻抗匹配，很难满足对滤波特性精度高的要求；后者是以网络综合理论为基础的分析方法，它

第7章 FIR滤波器设计

第六章我们介绍了无限冲激响应（IIR）滤波器的设计方法。其中最常用的由模拟滤波器转换为数字滤波器的方法为双线性变换法，因为这种方法无混叠效应，效果较好。但通过前面的例子我们看到，IIR数字滤波器相位特性不好（非线性，如图 6-11、图6-13、图6-15 ），也不易控制。然而在现代信号处理中，例如图像处理、数据传输、雷达接收以及一些要求较高的系统中对相位特性要求较为严格，这种滤波器就无能为力了。改善相位特性的方法是采用有限冲激响应滤波器。本章首先对FIR滤波器原理及其使用函数作基本介绍，然后重点介绍窗函数法设计FIR滤波器，并对最优滤波器设计函数进行介绍。

7.1 FIR滤波器原理概述及滤波函数

7.1.1 FIR滤波器原理及设计方法分类

根据第 6 章对数字滤波器的介绍，我们知道FIR滤波器的传递函数为：

Y(z)N?1??h(n)z?n (7-1) H(z)?X(z)n?0可得FIR滤波器的系统差分方程为：

y(n)?b(0)x(n)?b(1)x(n?1)???b(N?1)x(n?N?1)

??b(m)x(n?m)?b(