滤波器设计

实验四十二 电力电子电路滤波器设计

（信号与系统—电力电子学综合实验）

一、实验原理

1. 滤波器及种类

滤波器是由集中参数或分布参数的电阻、电感和电容构成的网络，把叠加在有用信号上的噪声分离出来。采用滤波的方法，就是不阻止具有有用频率的工作信号通过，而衰减非工作信号的干扰的频率成分。从信号频谱分析的原理上说，滤波器就是压缩或降低干扰信号的频谱（通常远高于信号频谱），使传导出去的干扰值不超过规范要求的限值。滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰的重要措施之一。

用无损耗的电抗元件构成的滤波器能阻止噪声通过，并把它反射回信号线；用有损耗元件构成的滤波器能将不期望的频率成分吸收掉。在抗干扰和滤除高频信号的情况下常用低通滤波器。

滤波器对抑制感性负载瞬变噪声有很好的效果；电源输入端接入一定结构形式的滤波器后能降低来自电网的干扰和谐波，或抑制来自电力电子装置的干扰和谐波对电网的侵害。

设计滤波器时，必须注意电容、电感等元器件的寄生特性（如电感的寄生电容和电容的寄生电感等），以避免滤波特性偏离预期值。在滤波电路中，通常还采用很多专用的滤波元件，如穿心电容、铁氧体磁环等（特别适合于高频滤波场合），它们能改善滤波器的高频特性。适当地设计或选择滤波器，并正确安装和使用滤波器，是电力电子技术和抗干扰技术的重要组成部分。

滤波器分有源和无源两种。本实验主要研究无源滤波器的设计和应用。

滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。滤波器按电路一般分为单容型(C型)、单电感型(L 型)、Γ型、反Γ型、T型和 p 型。不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗。

选择滤波器的原则，一般根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求综合考虑：

(1). 要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内，能满足负载要求的衰减特性，若一种滤波器衰减量不能满足要求时，则可采用多级联，可以获得比单级更高的衰减，不同的滤波器级联，可以获得在宽频带内良好衰减特性。

(2).要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求，如果要抑制的频率和有用信号频率非常接近时，则需要频率特性非常陡峭的滤波器，才能满足把抑制的干扰频率滤掉，只允许通过有用频率信号的要求。

(3).在所要求的频率上，滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源阻抗和负载阻抗相匹配。如果负载是高阻抗，则滤波器的输出阻抗应为低阻抗；如果电源或干扰源阻抗是低阻抗，则滤波器的输出阻抗应为高阻抗；如果电源阻抗或干扰源阻抗是未知的或者是在一个很大的范围内变化，很难得到稳定的滤波特性，为了获得滤波器具有良好的比较稳定的滤波特性，可以在滤波器输入和输出端，同时并接一个固定电阻。

(4).滤波器必须具有一定耐压能力，要根据电源和干扰源的额定电压来选择滤波器，使它具有足够高的额定电压，以保证在所有预期工作的条件下都能可靠地工作，能够经受输入瞬时高压的冲击。

(5).滤波器允许通过应与电路中连续运行的额定电流一致。若电流远比电路额定电流高，将加大滤波器的体积和重量；若很低，又将导致滤波器的可靠性降低。

(6).滤波器应具有足够的机械强度，结构简单、重量轻、体积小、安装方便，安全可靠。

2. 滤波器的结构形式

常用的无源无损滤波器(LC 滤波器)的结构形式有LC 型、LT 型、T 型和π型等，如图42-1～图42-4所示。

(1) LC 型

LC 型滤波器是电力电子电路中最常见的滤波器结

构。其中“源”指噪声源或干扰源，“负载”指需要滤波

的网络。当电路的输入电源中含有噪声或谐波信号时，

为了在接入实际电路时不让这些噪声或谐波信号影响电

路工作，应将“源”端接输入电源，“负载”端接实际电路的输入端，即通过滤波器将电源中的噪声或谐波信号滤除；而当所研究的电路中存在很大的噪声或谐波信号时，例如二极管构成的桥式整流电路所产生的电流谐波，或Buck 电路产生的以开关频率脉动的电压和电流纹波，为了不让这些噪声或谐波信号流入电源污染电网，应将“源”端接产生谐波的装置/电路(例如不控整流桥)，“负载”端接电路的输入电源（电网），以滤除电路产生的谐波。图中箭头指示了谐波路径。

(2) CL 型

当将滤波器的“源”端接产生谐波的装置/电路，“负

载”端接电路的输入电源时，实际接法为如图42-2所示

的CL 型。

(3) T 型

当电源和电路中都含有噪声和谐波时，均需要

滤波。将图42-1和图42-2结合起来，就构成了T

型滤波器，可以同时抑制来自电源和电路侧的噪声

和谐波信号。即滤波器的“源”端既可以接电源，

图42-1 LC 型 源负载

图42-2 CL 型 源负载

图42-3 T 型

源负载

也可以接电路；而“负载”端也同样如此。

(4) π型

采用LC/LT 型滤波器时，往往由于源与滤波器

端阻抗的不匹配导致电路在某一频率下和电路中其

它元件产生谐振，影响电路的正常工作。

因此，通常在滤波器“源”或“负载”端再增

加一个滤波电容，改变滤波器入端的阻抗，即构成π型滤波电路。来自“源”或“负载”的噪声先经过低阻抗的滤波电容回路，再进入LC 型滤波电路。同样，这样的滤波电路也可以同时抑制来自电源和电路侧的噪声和谐波信号，来自“源”的噪声信号的路径如图42-4中的实心箭头所示，而来自“负载”端的噪声信号的路径如图中的空心箭头所示。

3. 滤波器的设计

路需要传递的正常工作信号而言，谐波和噪声信号都是高频信号，因此波器一般分为低频滤波器（Hz ～KHz ）和高频滤波器（KHz ～MHz ，甚至GHz 对于电力电子电电力电子电路中使用的滤波器均为低通滤波器，只是频率不同。频率比较低的无用信号通常称为谐波，而频率比较高的通常称为噪声。一般情况下，将这些无用信号统一称为噪声。

因此，滤）。设计时一般按照LC 滤波器设计，其频率特性为： 11

)(=j G ω 2+LC ω (42-1)

对于低通滤波器，ω的值通常比较大，因此上式可以近似为：

LC

f LC j G ω11)(=≈ πω2 (42-2) 选择合适的L 、C 值，使上式在设定的最低噪声频率下衰减所需要的倍数，就是滤波器波是不可能的，只能抑制噪声或谐波信号的幅值以流或50Hz 交流信号，因此电源滤波器通常是低频滤波器。它的设计由于电路电流滞后于电压，电路呈感性，往往提供电容也

的基本设计原则。公式中有L 、C 两个参数可变动，通常L 不宜取大，过大容易造成磁通饱和，或体积过大。一般按照体积重量和工作电流确定合适的L 后，通过C 来使滤波器具有尽可能大的信号衰减幅度。

从频率特性上看，完全滤除噪声或谐不超过指标限制值，而同时尽可能对正常信号不造成大的衰减。

(1) 电源滤波器

由于电源通常为直原则是：对于直流电源而言需滤除电源中的交流纹波成分，对于50Hz 交流电源，则应滤除高于此频率的所有高次谐波成分。通常电源滤波器中还含有高频滤波器，以便同时抑制电力电子电路产生的高频噪声成分。

设计原则依照式(42-2)。

在晶闸管调压等电路中，图42-4 π型 源

负载

能起是以开关频率脉动的，在这类变换器的滤波器设计中，压纹波尽可能小)的同时，在不需要面以单端正激变换器为例说明此类滤波器的设计[1]。本设计假定变压器磁通完全复位DC/DC 电压源，

输出滤波器的LC 要平滑二极管阴极的电压。电感波电感的设计：

流i 降为零

到很好的滤波效果。这时的滤波器仅为一个电容，称为C 型滤波电路。

(2) PWM 变换器输出滤波器

PWM 变换器中，电流和电压都不要求对电压和电流同时达到无纹波的滤波效果，否则滤波器参数过大，不仅会导致成本高，而且将导致滤波延迟过大而使系统不稳定。

其设计原则是：兼顾变换器指标(例如电压源需要电变换器正常工作的前提下(例如电感电流连续)，允许其它指标存在一定限度内的脉动。

下，无磁路闭合现象。

由于单端正激变换器为的选择应能够使最小直流输出负载电流下，仍能保持电感电流连续。电容的选择，则应满足变换器作为电压源的指标要求，即输出纹波抑制在规定的最小输出电压纹波以内。

输出滤 如图42-5，当电感电L 时，开始进入不连续状态。由于直流

输出电流(负载电流)为斜坡中点值：

2

2min max L I I I I 0Δ=?= 故不连续状态在最小电流等于min

o I 电流变化量的一半：

min 2o L I I =Δ (42-3)根据电感上电压与电

流的关系：

L dt

min o L I dI U dI L

= (42-4) 2I =Δ=，

式中，on T DT dt ==，0V V U rk L ?=。即电感电流流入端的电位；为变换器输出端电压，即电

rk 感电流流出端的电位。根据(42-4)，有： V 是直流二极管阴极处的电位，0V 图42-5 LC 滤波器中电流与电压波形关系 L

T V V I rk o (2min on )0?=

(42-5) 或 min

02)(o on rk I T V V L ?=

(42-6) 电流连续时，由于，则有： T T V V on rk /0=

min

min 2)1/(2)(o on on o o on t o on o I t t T V I V t T V L ?=?= (42-7) 对于单端正激变换器，5.0

3.0o o I T V L = (42-8) 而当最小直流输出负载电流为额定电流的10％时（通常的设计值），则 N I N o I T V L 3=

(42-9) 输出滤波电容的设计：

由滤波电容的等效串联电阻决定[1]。纹波电压总幅值为输出电压纹波几乎完全or V I ，其中，R o ΔI Δ是所选电感斜坡电流的峰－峰值，见图42-5。设对于很宽的耐压范围

范围的铝解电容，o o C R 的平均值为61065?×=o o C R ，所以有

和容值电or

o o V I ΔR C ×=?610656 (42-10) 类似设计例子还有Buck 变换器的滤波器设计，参见实验三十六“电力电子电路闭环控(3)备，由于其进行电能变换时的高效率而在许多行业得到使电力电子装置跨入高频化、大容量化心的电力电子装置正广泛应用于以电子计相比，具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点，用途极其广泛。但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰（EMI ）。EMI

=×?6/105 (F) 制（稳态分析））的附录部分。其它变换器的滤波器设计可类似推导。

电磁干扰（EMI ）滤波器

电力电子装置作为电源与控制设了广泛的应用，目前正以突飞猛进的速度走向信息时代，在电脑产业、家电行业、通讯等方面的应用使其成为信息产业的重要支撑。

80年代后期，功率场控器件的实用化和高频化，的时代。由于电力电子装置换流过程中产生前后沿很陡的脉冲（di/dt 可达1A/ns ；dv/dt 可达3V/ns ），从而引发了严重的电磁干扰。这些干扰经近场和远场耦合形成传导和辐射干扰，严重污染周围电磁环境和电源系统，这不仅会使变流电路自身的可靠性降低，而且使电网及临近设备运行质量受到严重影响。

随着电子信息产业的发展，以开关变换器为核算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备。美国VPEC （Virginia Power Electronic Center ）1997年的年度报告指出：如果说是微处理器技术的进步促使计算机主频从1985年的16MHz 发展到今天的200MHz ，那么，下一步向GHz 的飞跃主要取决于电力电子技术的发展[2]。当芯片以GHz 工作时，电源必须以足够高的匹配速度给逻辑门供电（以Pentium pro 为例，要求负载电流供应速度为30A/μs ），这也是Intel 不得不放慢Pentium 微处理器的时钟速度的一个重要原因。所以，提高电力电子装置的电磁兼容性就成为至关重要的问题。

开关电源与线性稳压电源

信号EMI EMI 最常见的原因。这是因为正弦波电源通过整流是单一频率的电流，此电流波可分解为一个直流分量和一系列频率不同的交流分量之和。实验结果表明，谐波（特别是高次谐波）会沿着输电线压器组成。它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲重者值与集电极的电流变化率成正比以及漏感量成正比，叠加复电流。二极管电流恢复到功率开关器件的高频开关动作是导致要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，起；共模噪声则主要由较高的dv/dt 和杂散参数间相互作用而产生的

既具有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。如果处理不当，开关电源本身就会变成一个干扰源。随着电子产品的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility—EMC)日益受到重视，抑制开关电源的EMI ，提高电子产品的质量，使之符合有关EMC 标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。

开关电源产生的原理

基本整流器的整流过程是产生器后变成单向脉动电源已不再路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰。

变压器型功率转换电路用以实现变压、变频以及完成输出电压调整，是开关稳压电源的核心，主要由开关管和高频变，其频带较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲干扰的主要原因是：

① 开关功率晶体管感性负载、高频变压器、或储能电感，在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的涌流，将造成尖峰噪声。这个尖峰噪声即尖脉冲，轻者造成干扰，有可能击穿开关管。

② 由高频变压器产生的干扰：当原来导通的开关管关断时，变压器的漏感所产生的反电势dt Ldi E /?=，其dt di /在关断电压上，形成关断电压尖峰，成为传导性电磁干扰，既影响变压器的初级，还会传导向配电系统，影响其它用电设备的安全和经济运行。

③ 由输出整流二极管产生的干扰：输出整流二极管截止时，电流不是突降到零，而是以高频振荡形式逐渐恢复到零，此恢复期间存在一个反向恢零的时间与结电容等因素有关。该电流在变压器漏感和其它分布参数的影响下，将产生较强的高频干扰，其频率可达几十MHz 。

传导干扰种类和耦合路径

传导是电力电子装置中干扰传播的重要途径。开关电源产生电磁干扰的主另一方面也导致了更为严重的电磁兼容问题。差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。差模干扰是指电源的相线与中线所构成的回路中的干扰信号，而共模干扰是指由电源的相线或中线与地线所构成回路中的干扰。不同的电力电子装置中，传导干扰产生的原因也不尽相同。

在电力电子装置中，共模和差模噪声产生的内部机制也不同。差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引

高频振荡引起。如图42-6[2]所示。共模电流包含连线到接地面的位移电流，同时，由于开关器件端子上的dv/dt 是最大的，所以开关器件与散热片之间的杂散电容也将产生共模电流。

图42-6 CM 、DM 噪声电流的耦合路径示意图

由于共模噪声(CM)产生于线－地之间，若电路中的线－线之间保持严格的对称，则在很大程度上能抑制共模噪声的流通。但是电路的完全对称不不可能实现的，所以不可 信号的传导干扰和辐射干，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰在两导线之滤波的目的是将这些传导干扰减小到一定程度，即将干扰频点，需在设计中予以注意[2]：

避免地会在电路中残留共模噪声成分；此外，即使线－线之间没有共模噪声成分，但是地线中存在的大量共模噪声电流仍会影响电路的工作、设备和人身的安全（例如调速系统中的电机）。因此高频电路中共模干扰的抑制是一个非常关键的问题。

抑制开关电源EMI 的滤波措施

滤波是抑制干扰的一种有效措施，尤其是对开关电源EMI 扰。任何电源线上传导干扰信号间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。因此，欲削弱传导干扰，把EMI 信号控制在有关EMC 标准规定的极限电平以下，最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装EMI 滤波器。

实践证明，即使是一个经过很好设计并且具有正确的屏蔽和接地措施的电力电子装置，也仍然会有传导干扰发射。谱抑制到标准规定的极限值以下。如果滤波器中含有损耗性器件，如电阻或铁氧体，干扰能量将在滤波器中被吸收和损耗掉；如果不含这类器件，如纯电抗性的，则能量被反射至源，并且必须在系统其它地方消耗掉。使滤波器的损耗在阻带内尽量大，就是EMI 滤波器设计区别于其它信号滤波器设计的重要特征。

EMC 设计中所讨论的滤波器与通信及信号处理中所讨论的信号滤波器相比，虽然它们的基本原理相同，但是，它们具有以下完全不同的特

① 滤波器中用的L 、C 元件，通常需要承受相当大的无功电流和电压，即它们必须具有足够大的功率容量。

C 设计中，很难做到这点，有时候滤波器还不得不在失配状参数的要求比较苛刻。因此滤波器的制作和安装也非常考究。器与端阻抗严重② 信号处理中用的滤波器，通常是按阻抗完全匹配状态设计的，所以可以保证得到预想的滤波特性。而在EM 态下运行。因此，必须认真考虑它们的失配特性，保证它们在150kHz ～30MHz 范围内能得到足够好的滤波特性。

③ EMC 设计中，滤波器主要是用来抑制因瞬态噪声或高频噪声造成的EMI ，所以对于所采用的L 、C 元件寄生由于EMI 滤波器工作频率较高，因此它与普通电力电子电路中的输出滤波器在结构和参数设计也有很大的不同，例如电容的等效串连电感、电感的等效电容等分布参数在高频时的影响不容忽视，甚至会导致出现相反的滤波结果（即放大噪声）。

④ EMI 滤波器虽然是抗电磁干扰的重要元件，但若是不了解其特性，没有正确使用，不但收不到应有的效果，而且有时还会导致新的噪声。例如，如果滤波失配，可能产生“振铃”；如使用不当，还可能使滤波器对某一频率产生谐振；若滤波器本身缺乏良好的屏蔽或接地不当，还可能给电路引进新的噪声。特别是用于电源中的EMI 滤波器，由于它流过较大的功率流，如果由于上述原因使用不当，即使它能抑制一定的干扰，但它同时会给有用信号带来一定的畸变。

EMI 滤波器的结构及工作原理

（a ）单级滤波器 （b ）两级滤波器

(c) 开关电源变换器上使用的典型滤波器

图42-7为开关电源EMI 滤波器的基本结构。它们是由集中参数元件构成的无源低

端，即图42-7中的端子Phase ； N 是电路中的另一个接线端，即图42-7中的端子Neutral ，它实际上是主电路的参考地；G （GND ）与图42-7中的Earth 对应，为装置的大地（机箱的外壳或接大地线）。装置的地线实际上就是大地，是为了设备和人身安全而将机壳与大地相联，电气上与电路中的任何端子无直接接触。

图42-8中，Cx 表示电路中的两个端子（两相）之间接入的电容，Cy 表示跨接于电路中的一相（一个接线端子）与装置地的电容； L CM 为共模电感，它和另一边的共模电

通网络，其中共模线圈（Common-Mode choke ）是绕在同一磁环上的2只独立线圈，它们之间的圆圈表示所绕的同一个磁环（磁芯）；差模线圈(Differential-mode choke)则是独立的电感，可以绕在同一个铁心上，也可以单独绕在各自的铁心中。图42-6的(a)和(b)中的线圈均为共模电感线圈，而(c)中的左边线圈为共模电感，右边的线圈为差模电感。共模线圈的两个线圈所绕匝数相同、绕向相反，使滤波器接入电路后，电路正常工作电流使两只线圈内电流产生的磁通在磁环内相互抵消，不会使磁环达到磁饱和状态，即共模电感对正常工作电流（包括对于差模干扰）没有影响。而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。

差模电感接入电路时同名端相反，如图42-7 (c)所示，因此在电路中的差模干扰(例如整流电路谐波或开关管通断引起的高频电流脉冲)将被这些电感抑制，当然，电路的正常工作电流也会被电感所衰减。在滤波器选频特性设计中，若正常工作频率与干扰频率相差很大，就能在滤波效果好得同时对正常工作影响较小。

使用在线路中的典型EMI 滤波器拓扑如图42-8。其中，L(Line)

为电路中的一个接线图42-8 包含共模和差模元件的典型EMI 滤波器拓扑

感饶噪声频谱，然后再根据各EMI 不能采用普通的铁心来作为电感的磁心（包括高频开关电源的变压器磁心）。高频磁心通常选用铁氧体材料，在各种类较多。滤波效果越好。其实不然，电容值比较大的电容，例如电解电容，等效串联电感也很大，在高频时等效感抗可以抵消甚至超过容抗，而使电容呈感性。而小容量的电容中的等效串联电感相对小一些，通常电力电子电路的滤波器设计中，一个容量大的电解电容旁边通常并联一只小的无感电容，使得该滤波电路在高频时即使电解电容失效，也有小的无感电容起滤波作用，而高频时尽

在同一磁心上，中间用“之”型线连接，与图42-7中的圆圈意义相同。L DM 为差模电感，为了电路的对称以便抑制共模干扰，电路两端通常对称地设置差模电感（它们可以绕在同一磁心上，也可以单独绕制）。

滤波器的设计是先通过噪声分离的方法来分隔CM 和DM 自的等效电路来进行设计完成的。

噪声分离和测量方法的示意图见图42-9。图中的圆圈表示电流互感器磁心。测量将

被测噪声作为电流互感器的一次测电流，二次测（图中未画出）为衰减后的测量值。实际应用中采用的电流互感器为特制的电流探针，它在高频时的频率特性已经经过了修正，使用中通常可以假定特制的电流探针对于高频的频率特性不影响测量结果。本实验为了让大家从基础上熟悉了解高频滤波和测量原理，仍采用简单的电流互感器，或自绕的电流互感器来实施测量。这时应注意实验结果的分析。

EMI 滤波器的设计

图42-9 共模、差模干扰电流测量

（左图:共模干扰测量 右图：差模干扰测量）

设计的基本依据仍是公式(42-2)。由于有很多因素影响该公式（例如分布参数的存在，使公式中的L 和C 在高频下发生改变，从而可能使频率特性发生相反的变化），因此还应注意：

磁心的选择

由于高开关频率引起高涡流损失，工作于高频下的种适用于高频下的磁心材料中，它的价格比较便宜，由于EMI 滤波器电感的磁心多为环形的，或E 型。

铁氧体材料磁心的磁通密度不能取高。设计时请参考有关文献资料或手册。

实验室提供设计的为铁氧体环形磁心。

电容的选择

按照公式(42-2)设计滤波器时，似乎电容值约大，

管电容值比较小，但是容抗比较大，仍能起滤波作用。

无感电容是一类特制的电容，即等效串联电感值很小。并非所有的小容量的电容都是无感电容。实验室常用的聚苯电容，或聚丙烯电容，具有的等效串联电感都很小，具有比较好的高频特性。要求非常高的EMI 滤波场合中，要采用等效电感非常小、高频特性非常好的穿心电容，只是其价格昂贵。

实验室提供了各种容值的聚苯电容。设计出的电容值选择现有合适的电容时，应注意电容的耐压限制。超过电容的耐压限制会导致电容损坏爆炸。电感的设计原则

接主电源线的EMI 滤波器，除了要考虑源阻抗和负载阻抗的不匹配因素之外，还必须考虑另一个特殊要求：它对滤波器所采用的串联电感器的电感量以及并联电容的电容量有严格的限制。这是因为，滤波器中所采用的串联电感受到电源频率下电压降的限制，不能选得太大；而接地的滤波电容的容量则因安全即防止触电的原因，受到允许接地漏电流的限制，也不能选得太大。

电感每匝之间都存在分布电容。在高频时这些电容引起的容抗完全有可能抵消电感的作用而使滤波器失效。因此绕制时，匝数不宜过多。同时线圈应密绕以尽可能减小漏感。

根据设计出的电感值选择现有的合适的电感时，应注意电感的额定电流。超过电感额定电流设计值将会导致电感磁心饱和，磁心饱和后电感特性不再为线性，而起不到电感的作用。

基于阻抗匹配和失配原则的滤波器形式

滤波器是由若干无源元件组成的，具有一定的阻抗。而电力电子电路无论是电源还是负载，也都具有一定的阻抗，当它们级联时，将会产生负载效应，即按照一定原则设计的滤波器，接通电路后将由于阻抗变化使原设计作用大大降低，或起着相反的作用。同时，由于电力电子电路中的开关状态使装置的等效阻抗是变化的，即使按照静态情况下进行准确的测试，并进行准确的匹配，也会在实际工作时产生很大的变化。

为了改善在阻抗严重失配条件下的滤波器特性，必须应用多级滤波器结构。图列出了几种在源阻抗和负载阻抗严重失配的条件下建议采用的EMI 滤波器电路结构。这些结构，即使在严重阻抗失配的情况下，仍能提供倍频的插入损耗。这些电路的基本出发点是：用电抗器与低的源阻抗或者负载阻抗串联，或者用电容器与一个高的负载阻抗或源阻抗并联。这样，滤波器中的电路仍可以维持其谐振滤波特性，同时也能够部分补偿或削弱源阻抗和负载阻抗变动对滤波器特性的影响。在具体选择输入和输出滤波器元件参数时，应当注意，使在设计的截止频率下的源阻抗、负载阻抗和滤波器元件的阻抗大致相等。 当源和负载阻抗的绝对值可以估计时，建议按下列方法选取适当的滤波器电路结构

EMI EMI EMI 42-10

60dB/ 10EMI LC

[2]：

① 低的源阻抗和低的负载阻抗：选取（T ）n 滤波器结构；

② 高的源阻抗和高的负载阻抗：选取（π）n 滤波器结构；

③ 低的源阻抗和高的负载阻抗：选取（LC ）n 滤波器结构；

Boost 、Cuk 电路等）

3. 各种电力电子电路中的的波形和频谱，使用WaveStar 专业软件或Matlab 软件分析，归纳总结实验结果和得出的主要结论。

四、实验设备

1. 电力电子实验装置：相关实验模块（实验挂箱，包括传感器挂箱和滤波器挂箱）；实验控制电路板；功率供电电源、控制电源；（高频）EMI 滤波器；实验箱面包板，等

2. 示波器

3. 计算机以及相应的分析软件

低频部分(20kHz 以下)的滤波器，采用实验挂箱A6（变压-整流-滤波电路）自行接

④ 高的源阻抗和低的负载阻抗：选取（CL ）n 滤波器结构。

图42-10 严重失配条件下采用的EMI 滤波器结构[2]

关于详细的设计方法，请查阅资料或手册。

二、 实验目的

在电力电子电路设计的基础上，通过本实验学习、掌握滤波器的设计基础，以及滤波器与电路联结的基本理论和方法。

三、实验内容

按照实验原理，选取任一种电力电子变换电路进行滤波器的设计，并通过实验测量和计算机数据分析，验证所完成的设计。设计内容可以是如下几种滤波器中的一种：

1. 电源滤波器（例如功率因数校正电路、晶闸管单相调压电路、相控整流电路等）

2. 开关电源电路中的输出滤波器（例如单端正激变换器、Buck 、EMI 滤波器

采用自行设计的滤波器前后，测量输出或输入电压（电流）

线构心和电容设计，并以实验结果与采用器的实验结果比较，验证设计。

1.2形些3. 分源电路的输出滤波器不是按照公式(42-2)设计？

3噪声电压），Cx 旁并联一个阻值较大的电阻，使电容吸收的噪声能量消耗在电阻上。接地电容v/dt 和杂散参数间相互作用而

。

sign (Second Edition). Abraham I. Pressman. ，2003年

滤波器设计案例（晶闸管单相调压实验电路）

定台灯亮度，将传感器成滤波器；高频EMI 滤波器自行采用铁氧体磁实验室提供的EMI 滤波五、实验步骤

自行拟定。

六、实验报告

画出实验电路，设计并标注其滤波器的参数。说明滤波器设计时采用的元件材料，以及各种设计数据；说明实验和设计原理。

. 记录实验中的有关波形，

并采用计算机专业软件分析其频谱，将计算机导出的实验波和频谱附于实验报告上，说明它们与实验设计间的关系（通过滤波器设计和采用，哪部分得到了改善？）。

析总结实验结果，并加以讨论。

七、实验思考题

1. 为什么开关电2．EMI 滤波器中，为什么接地电容Cy 容量不能很大？

. EMI 滤波器中，为了及时泄放电容Cx 上的电荷（以便下一个周期电容重新吸取可以在Cy 也可以并联这样的电阻吗？为什么？

4. 通过对实验电路的分析，说明共模和差模噪声产生的内部机制：“差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起；共模噪声则主要由较高的d 产生的高频振荡引起”

附录

附录一 参考文献

[1] 开关电源设计-Switching Power Supply De 王志强 等译. 北京：电子工业出版社，2006年

[2] 谢毅聪. 电力电子装置传导性电磁干扰及预测方法研究.[华中科技大学硕士学位论文]华中科技大学图书馆收藏

附录二 晶闸管单相调压实验采用市面上供应的调光台灯进行实验。固接入电路，检测电压和电流的波形，并进行波形分析。

附图42-1 采用滤波器前的电压电流波形

附图42-2 附图42-1的电流谐波分析

根据电流谐波分析可知：电网电流中3次谐波最大，所以取滤波电路的中心频率为：

根据250100Hz Hz ×=

f H 采用实验室的电感箱)，这时计算得140L m =(18.1C F μ=，

实际操作时取的是25C F μ=。由于是对电网进行滤波，所以示波器上通道1和通道2分别测的是输入电压和输入电流，测量电路见附图42-3。

附图42-3 测量电路

附图42-压波形

4 采用设计的LC

滤波器后的电流和电

附图42-5 附图42-4中的电流谐波分析

从附图42-5可以看到，增加显减小，最大谐波幅值（三次谐23.2％降低到11.5%。

由于台灯可以看成一个感性负载，所以尝试着只用一个电容来补偿谐波电流以达到滤波的作用，将电感去掉，只在输入电压两端并联一个电容，得到如附图42-6所示的波形。

波）从采用滤波器前的

滤波器后，电流谐波明

附图42-6 仅采用电容（25u ）时的电压和电流波形

附图42-7 图-16中电流的谐波分析

可以看出附图42-7比从谐波分析中也可以42-8所示的波形。

42附图42-5的电流波形更接近正弦波，且看出只加入电容进行滤波效果更好，三次谐波幅值降到10.1%。

若继续加大电容，取C ＝40uF

，得到如附图

附图42-8 加入电容（40u ）后电流波形

附图42-9 附图42-8中电流的谐波分析

可以看出这时电流谐波已经大大减小，降至5.5%，基本上为标准所允许。从波形上看，电流波形已经非常接近正弦波。

以上实验结果说明，广泛使用的普通调光台灯类调压负载，对电网将产生很大的谐波污染，同时电网需给这类负载提供大量的无功功率。这样的例子在生活中非常多见，例如电机的调速、需要提供直流电源场合的直流电路，等等。认识到这样情况的危害及严重性，掌握和采用各种改善谐波污染状况、提高功率因数的新技术，正是电气工程研究领域的主要课题。

附录三 关于实验挂箱A6（变压-整流-滤波电路）的说明实验挂箱A6上具有数个独立的电感（4mH×3； 1mH×3），以及数个电容：两个电解电容（220u/200V），数个聚苯电容0.1u/200V。电解电容仅能用于直流电路，因此通常用于开关电源一类DC/DC变换器的输出滤波器中；0.1u聚苯电容的高频特性较好，可以用于较高频率的滤波器设计中。而实验案例中交流滤波电容，必须是无极性电容，这时实验挂箱A6中的若干个0.1u电容均嫌小，可采用实验装置中的电容负载箱。同样，需要比较大的电感值时，可以采用实验装置上的电感负载箱。

滤波器设计步骤及实现程序

数字滤波器的设计步骤及程序实现 湖南理工学院信息与通信工程学院 一、IIR 脉冲响应不变法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=pi, T /ω=Ω 3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：??? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω， 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/)()( 6、将)(s H a 化为部分分式展开形式∑-=k k a s s A s H )( 7、写出)(z H 的极点T s k k e z =，并写出)(z H 的部分分式展开形式∑--?= 11)(z z A T z H k k 8、将)(z H 化为分子分母形式，验证设计结果。 二、IIR 双线性变换法设计步骤 1、已知实际数字指标as s ap p ，，，ωω 2、将数字指标化为原型模拟指标As s Ap p ，，，ΩΩ，可设T=2, 2 tan 2ω?= ΩT 3、求原型模拟滤波器的c N Ω，，其中：?? ? ???ΩΩ--=)/lg(2)]110/()110lg[(10/10/s p A A s p N N A p cp p 210 /1 10 -Ω= Ω N A s cs s 210 /1 10 -Ω= Ω ][cs cp c ΩΩ∈Ω， 4、根据N 写出归一化原型系统函数)(p G a 5、用c s p Ω=/代入得原型系统函数c s p a a p G s H Ω==/) ()( 6、用11 112--+-?=Z Z T s 代入原型系统函数)(s H a 得1 1 112)()(--+-? ==Z Z T s a s H z H 8、将)(z H 整理成分子分母形式，验证设计结果。

阶有源带通滤波器设计及参数计算

滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种： ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、 带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、 全通滤波器（APF）。 其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 带通滤波器（BPF） （a）电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度 选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。 例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为： 通带中心频率 通带中心频率处的电压放大倍数： 带宽： 设计步骤： 1）选用图2电路。 2）该电路的传输函数： 品质因数： 通带的中心角频率： 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取，则：

滤波器的设计与实现

滤波器的设计与实现 一、设计简介 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或PSPICE或PROTEL或其他软件仿真。 二、设计要求 完成电路设计；学习用计算机画电路图；学会利用Matlab或PSPICE或其他软件仿真。 三、设计路线 滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率次（通常是某个频率范围）的信号通过，而其他频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无缘滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。 根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF），高通滤波器（HPF），带通滤波器（BPF），和带阻滤波器（BEF）四种。从实现方法上可分为FIR，IIR滤波器。从设计方法上可分为切比雪夫滤波器，巴特沃思滤波器。从处理信号方面可分为经典滤波器和现代滤波器。 在这里介绍两种具体的滤波器设计方法： （1）切比雪夫滤波器：是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹

波动的滤波器。在通带波动的为“I型切比雪夫滤波器”，在阻带波动的为“II型切比雪夫滤波器”。切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。这种滤波器来自切比雪夫多项式，因此得名，用以记念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫（Пафнутий Львович Чебышёв）。 （2）巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 巴特沃斯滤波器的特性 巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波得图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。 无源滤波器与有源滤波器的比较 无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。

基于MATLAB的数字滤波器的设计程序

IIR 低通滤波器的设计程序为： Ft=8000; Fp=1000; Fs=1200; As=100 ; Ap=1; wp=2*pi*Fp/Ft; ws=2*pi*Fs/Ft; fp=2*Fp*tan(wp/2); fs=2*Fs*tan(ws/2); [n11,wn11]=buttord(wp,ws,1,50,'s'); [b11,a11]=butter(n11,wn11,'s'); [num11,den11]=bilinear(b11,a11,0.5); [h,w]=freqz(num11,den11); axes(handles.axes1); plot(w*8000*0.5/pi,abs(h)); xlabel('Frequency/Hz'); ylabel('Magnitude'); title('巴特沃斯数字低通滤波器'); 巴特沃斯带通滤波器设计程序为: Ft=8000; Fp1=1200; Fp2=3000; Fs1=1000; Fs2=3200; As=100; Ap=1; wp1=tan(pi*Fp1/Ft); wp2=tan(pi*Fp2/Ft); ws1=tan(pi*Fs1/Ft); ws2=tan(pi*Fs2/Ft); w=wp1*wp2/ws2;

bw=wp2-wp1; wp=1; ws=(wp1*wp2-w.^2)/(bw*w); [n12,wn12]=buttord(wp,ws,1,50,'s'); [b12,a12]=butter(n12,wn12,'s'); [num2,den2]=lp2bp(b12,a12,sqrt(wp1*wp2),bw); [num12,den12]=bilinear(num2,den2,0.5); [h,w]=freqz(num12,den12); plot(w*8000*0.5/pi,abs(h)); axis([0 4000 0 1.5]); xlabel('Frequency/Hz'); ylabel('Magnitude'); title('巴特沃斯数字带通滤波器'); IIR 高通滤波器的设计程序为： Ft=8000; Fp=4000; Fs=3500; wp1=tan(pi*Fp/Ft); ws1=tan(pi*Fs/Ft); wp=1; ws=wp1*wp/ws1; [n13,wn13]=cheb1ord(wp,ws,1,50,'s'); [b13,a13]=cheby1(n13,1,wn13,'s'); [num,den]=lp2hp(b13,a13,wn13); [num13,den13]=bilinear(num,den,0.5); [h,w]=freqz(num13,den13); axes(handles.axes1); plot(w*21000*0.5/pi,abs(h)); xlabel('Frequency/Hz'); ylabel('Magnitude'); title('切比雪夫Ⅰ型数字高通滤波器');

FilterSolutions滤波器设计教程

F i l t e r S o l u t i o n s滤波器 设计教程 The latest revision on November 22, 2020

一、F i l t e r S o l u t i o n s滤波器设计软件中的英文注解 Lowpassnotchfilters:低通陷波滤波器 Order:阶 filtercircuits:滤波电路frequencyresponse:幅频响应Passband:通频带、传输带宽repeatedlycycle：重复周期maximumsignaltonoiseratio：最大信噪比 gainconstants：增益系数，放大常数 circuittopologies：电路拓扑结构gainshortfall：增益不足maximumoutput：最大输出功率laststage：末级precedingstage:前级 stagefilter：分级过滤器GainStage：增益级voltageamplitude：电压振幅Componentvalues:元件值maximumvalued:最大值minimumvalued:最小值standardvalue:标准值 resistors:电阻器 capacitors:电容器operationalamplifiers:运算放大器(OA) circuitboard:(实验用)电路板activefilters:有源滤波器supplycurrents:源电流powersupplies:电源bypassingcapacitors:旁路电容optimal:最佳的;最理想的GainBandwidth:带宽增益passivecomponent:无源元件activecomponent:有源元件overallspread:全局;总范围Componentcharacteristics:组件特性 Modification:修改;更改databook:数据手册 typicalvalues:标准值;典型值defaultvalues:省略补充programexecution:程序执行Resetbutton:复原按钮positivetemperaturecoefficient:正温度系数 variableresistors:可变电阻器cermetresistor:金属陶瓷电阻器outputresistance:输出电阻distortion:失真 singleamplifier:单级放大器voltagefollower:电压输出跟随器troubleshooting:发现并修理故障controlpanel,:控制面板 二、FilterSolutions滤波器设计的基本步骤 １、打开crack的软件后，根据滤波器的设计要求，在filtertype中选择滤波器的类型（Gaussian：高斯滤波器、Bessel：贝塞尔滤波器、butterworth：巴特沃斯；Chebyshev1切比雪夫1；Chebyshev2切比雪夫2；Hourglass：对三角滤波器、Elliptic：椭圆滤波器、Custom：自定义滤波器、RaisedCos：升余弦滤波器、Matche：匹配滤波器、Delay：延迟滤波器）； ２、在filterclass中选择滤波器的种类（低通、高通、带通、带阻）； ３、在filterAttributes中设置滤波器的阶数（Order）、通频带频率（Passband frequency）； ４、在Implementation中选择有源滤波器（active）、无源滤波器（passive）和数字滤波器（Digital）；

滤波器设计

实验四十二 电力电子电路滤波器设计 （信号与系统—电力电子学综合实验） 一、实验原理 1. 滤波器及种类 滤波器是由集中参数或分布参数的电阻、电感和电容构成的网络，把叠加在有用信号上的噪声分离出来。采用滤波的方法，就是不阻止具有有用频率的工作信号通过，而衰减非工作信号的干扰的频率成分。从信号频谱分析的原理上说，滤波器就是压缩或降低干扰信号的频谱（通常远高于信号频谱），使传导出去的干扰值不超过规范要求的限值。滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰的重要措施之一。 用无损耗的电抗元件构成的滤波器能阻止噪声通过，并把它反射回信号线；用有损耗元件构成的滤波器能将不期望的频率成分吸收掉。在抗干扰和滤除高频信号的情况下常用低通滤波器。 滤波器对抑制感性负载瞬变噪声有很好的效果；电源输入端接入一定结构形式的滤波器后能降低来自电网的干扰和谐波，或抑制来自电力电子装置的干扰和谐波对电网的侵害。 设计滤波器时，必须注意电容、电感等元器件的寄生特性（如电感的寄生电容和电容的寄生电感等），以避免滤波特性偏离预期值。在滤波电路中，通常还采用很多专用的滤波元件，如穿心电容、铁氧体磁环等（特别适合于高频滤波场合），它们能改善滤波器的高频特性。适当地设计或选择滤波器，并正确安装和使用滤波器，是电力电子技术和抗干扰技术的重要组成部分。 滤波器分有源和无源两种。本实验主要研究无源滤波器的设计和应用。 滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。滤波器按电路一般分为单容型(C型)、单电感型(L 型)、Γ型、反Γ型、T型和 p 型。不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗。 选择滤波器的原则，一般根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求综合考虑： (1). 要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内，能满足负载要求的衰减特性，若一种滤波器衰减量不能满足要求时，则可采用多级联，可以获得比单级更高的衰减，不同的滤波器级联，可以获得在宽频带内良好衰减特性。 (2).要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求，如果要抑制的频率和有用信号频率非常接近时，则需要频率特性非常陡峭的滤波器，才能满足把抑制的干扰频率滤掉，只允许通过有用频率信号的要求。

数字滤波器设计步骤

数字信号处理 数字滤波器的设计 学院计算机与电子信息学院 专业电子信息科学与技术班级电子１5－2 班姓名学号 指导教师刘利民

数字滤波器的设计 一、模拟低通滤波器的设计方法 1、B ｕtterw ｏrth 滤波器设计步骤： ⑴。确定阶次N ① 已知Ωc 、Ωs 和As 求Bu ｔt ｅr ｗｏrth DF 阶数N ② 已知Ωc 、Ωs 和Ω=Ωp （3dB p Ω≠-)的衰减A ｐ 求Bu ｔterwort ｈ DF 阶数N ③ 已知Ωｐ、Ωｓ和Ω=Ωp 的衰减A ｐ 和As 求B ｕtte ｒwo ｒth DF 阶数Ｎ /10 /1022(/)101,(/)101p s A A N N p c s c ΩΩ=-ΩΩ=-则：

⑵.用阶次N 确定 ()a H s 根据公式： 1,2,2N ()()a a H s H s -在左半平面的极点即为()a H s 的极点，因而 2,,N 2、切比雪夫低通滤波器设计步骤: ⑴.确定技术指标p Ω p α s Ω s α 归一化： /1p p p λ=ΩΩ= /s s p λ=ΩΩ ⑵．根据技术指标求出滤波器阶数N 及ε: 0.12 10 1δε=- p δα= ⑶.求出归一化系统函数 其中极点由下式求出:

或者由N 和Ｓ直接查表得()a H p 二、数字低通滤波器的设计步骤: 1、 确定数字低通滤波器的技术指标：通带截止频率p ω、通带最大衰减系数 p α、 阻带截止频率ω、阻带最小衰减系数s α。 2、 将数字低通滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标。 巴特沃斯： 切比雪夫：/s s p λ=ΩΩ 0.1210 1δ ε=- p δα=

FIR数字滤波器设计的综述

FIR数字滤波器设计方法的综述 摘要：在数字信号处理中，数字滤波器是一种被广泛使用的信号处理部件，可改变信号中所含频率分量的相对比例或滤除某些频率分量，使其达到所需的效果，具有举足轻重的作用。在数字信号处理系统中，FIR(有限冲激响应)数字滤波器是一类结构简单的最基本的原件，具有严格的相频特性，能保证信号在传输过程中不会有明显的失真，是相当稳定的系统，其确保线性相位的功能进一步使它得到了广泛的应用。本综述分析了FIR数字滤波器的特征和设计的基本原理,得到了满足系统要求的数字滤波器的设计方法。 关键词：数字信号处理，FIR数字滤波器，设计方法

1引言 1.1背景 现在几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。数字滤波技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰，而在模拟信号号和噪声同时被放大，数字信号还可以不带误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。许多复杂的系统可以用高精度、大信噪比和可重构的数字技术来实现。目前，数字信号处理已经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统，如通讯、故障检测、语音、图像、自动化仪器、航空航天、生物医学工程、雷达等。 数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。所谓数字滤波，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份，消弱干扰成份的目的。数字滤波作为数字信号处理的重要组成部分有着十分广泛的应用前景，可作为应用系统对信号的前置处

理。数字滤波器无论是在理论研究上还是在如通讯、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着很好的技术前景和巨大的实用价值。 1.2现状与前沿 在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛。在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的即为滤波器。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。 目前，国外有许多院校和科研机构在研究基于FPGA的DSP应用，比较突出的有Denmark 大学的研究小组正在从事FPGA实现数字滤波器的研究。而我国在DSP技术起步较早，产品的研究开发成绩斐然，基本上与国外同步发展。 随着电子工业的发展，对滤波器的性能要求越来越高。我国电子产品要想实现大规模集成，滤波器集成化仍然是个重要课题。总之，滤波器的发展始终是顺应电子系统的发展趋势的。如何进一步实现滤波器的小型化、集成化、高效化将是今后很长一段时间不变的研究和发展主题。 2 FIR数字滤波器的原理 2.1 FIR数字滤波器的结构特点 如果滤波器的输人和输出都是离散时间信号，则该滤波器的冲激响应也必然是离散的，这种滤波器称之为数字滤波器。该滤波器通过对时域中离散的采样数据作差分运算实现滤波。与IIR滤波器相比，FIR（有限长单位冲激响应）的实现是非递归的，总是稳定的。FIR数 字滤波器的特征是冲激响应只能延续一定时间并且很容易实现严格的线性相位，使信号经过处理后不产生相位失真、舍入误差小、稳定等优点，能够设计具有优良特性的多带通滤波器、微分器和希尔伯特变换器。FIR数字滤波器有以下几个特点: (1)系统的单位冲激响应h(n)在有限个值处不为零； (2)系统函数H(z)在处收敛，在处只有零点，有限z平面只有零点，而全部极点都在z=0处； (3)结构上主要是非递归结构。

带通滤波器设计步骤

带通滤波器设计步骤 1、根据需求选择合适的低通滤波器原型 2、把带通滤波器带宽作为低通滤波器的截止频率，根据抑制点的频率距离带通滤波器中心频点距离的两倍作为需要抑制的频率，换算抑制频率与截止频率的比值，得出m 的值，然后根据m 值选择低通滤波器的原型参数值。 滤波器的时域特性 任何信号通过滤波器都会产生时延。Bessel filter 是特殊的滤波器在于对于通带内的所有频率而言，引入的时延都是恒定的。这就意味着相对于输入，输出信号的相位变化与工作的频率是成比例的。而其他类型的滤波器（如Butterworth, Chebyshev,inverse Chebyshev,and Causer ）在输出信号中引入的相位变化与频率不成比例。相位随频率变化的速率称之为群延迟（group delay ）。群延迟随滤波器级数的增加而增加。 模拟滤波器的归一化 归一化的滤波器是通带截止频率为w=1radian/s, 也就是1/2πHz 或约0.159Hz 。这主要是因为电抗元件在1弧度的时候，描述比较简单，XL=L, XC=1/C ，计算也可以大大简化。归一化的无源滤波器的特征阻抗为1欧姆。归一化的理由就是简化计算。 Bessel filter 特征：通带平坦，阻带具有微小的起伏。阻带的衰减相对缓慢，直到原理截止频率高次谐波点的地方。原理截止频率点的衰减具有的经验公式为n*6dB/octave ，其中，n 表示滤波器的阶数，octave 表示是频率的加倍。例如，3阶滤波器，将有18dB/octave 的衰减变化。正是由于在截止频率的缓慢变化，使得它有较好的时域响应。 Bessel 响应的本质截止频率是在与能够给出1s 延迟的点，这个点依赖于滤波器的阶数。 逆切比雪夫LPF 原型参数计算公式（Inverse Chebyshev filter parameters calculate equiations ） ) (cosh )(cosh 11Ω=--Cn n 其中 1101.0-=A Cn , A 为抑制频率点的衰减值，以dB 为单位；Ω为抑制频率与截止频率的比值 例：假设LPF 的3dB 截止频率为10Hz,在15Hz 的频点需要抑制20dB,则有： 95.91020*1.0==Cn ；Ω=15/10=1.5 1.39624.0988.2) 5.1(cosh )95.9(cosh 11===--n ,因此，滤波器的阶数至少应该为4

自适应滤波器的设计(终极版)

目录 摘要…………………..………………………………………………………..….............I 第1章绪论....................................................................................................................错误!未定义书签。 1.1引言……………………………………………...…..…………...……………...错误!未定义书签。 1.2课题研究意义和目的 (1) 1.3国内外研究发展状况 (2) 1.4本文研究思路与主要工作 (4) 第2章自适应滤波器理论基础 (5) 2.1自适应滤波器简介 (5) 2.2自适应滤波器的原理 (5) 2.3自适应滤波算法 (7) 2.4TMS320VC5402的简介 (8) 第3章总体方案设计 (10) 3.1无限冲激响应（IIR）滤波器 (10) 3.2有限冲激响应（FIR）滤波器 (11) 3.3电路设计 (11) 4基于软件设计及仿真 (17) 4.3 DSP的理论基础 (17) 4.4自适应滤波算法的DSP实现 (18) 5总结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23) 附录自适应滤波源代码 (24)

第1章绪论 1.1引言 随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，具备了实现自适应滤波器技术的各种软硬件条件，有关自适应滤波器的新算法、新理论和新的实施方法不断涌现，对自适应滤波的稳定性、收敛速度和跟踪特性的研究也不断深入，这一切使该技术越来越成熟，并且在系统辨识、通信均衡、回波抵消、谱线增强、噪声抑制、系统模拟语音信号处理、生物医学电子等方面都获得了广泛应用口。自适应滤波器实现的复杂性通常用它所需的乘法次数和阶数来衡量，而DSP强大的数据吞吐量和数据处理能力使得自适应滤波器的实现更容易。目前绝大多数的自适应滤波器应用是基于最新发展的DSP 来设计的． 滤波技术是信号处理中的一种基本方法和技术，尤其数字滤波技术使用广泛，数字滤波理论的研究及其产品的开发一直受到很多国家的重视。从总的来说滤波可分为经典滤波和现代滤波。经典滤波要求已知信号和噪声的统计特性，如维纳滤波和卡尔曼滤波。现代滤波则不要求己知信号和噪声的统计特性，如自适应滤波。自适应滤波的原理就是利用前一时刻己获得的滤波参数等结果，自动地调节现时刻的滤波参数，从而达到最优化滤波。自适应滤波具有很强的自学习、自跟踪能力，适用于平稳和非平稳随机信号的检测和估计。自适应滤波一般包括3个模块：滤波结构、性能判据和自适应算法。其中，自适应滤波算法一直是人们的研究热点，包括线性自适应算法和非线性自适应算法，非线性自适应算法具有更强的信号处理能力，但计算比较复杂，实际应用最多的仍然是线性自适应滤波算法。线性自适应滤波算法的种类很多，有LMS自适应滤波算法、R路自适应滤波算法、变换域自适应滤波算法、仿射投影算法、共扼梯度算法等。 1.2课题研究意义和目的 自适应滤波理论与技术是现代信号处理技术的重要组成部分，对复杂信号的处理具有独特的功能，对自适应滤波算法的研究是当今自适应信号处理中最为活跃的研究课题之一。自适应滤波器与普通滤波器不同，它的冲激响应或滤波参数是随外部环境的变化而变化的，经过一段自动调节的收敛时间达到最佳滤波的要求。自适应滤波器本身有一个重要的自适应算法，这个算法可以根据输入、输出及原参量信号按照一定准则修改滤波参量，以使它本身能有效的跟踪外部环境的变化。因此，自适应数字系

滤波器设计步骤

滤波器设计步骤： 1、确定滤波器阶数n； 2、电路实现形式选择，传递函数的确定； 3、电路中元器件的选择，包括运算放大器的选择、阻容值设置等，最后形成电路原理图； 4、仿真结果（幅频特性图）及优化设计； 5、调试注意事项，确定影响滤波器参数实现的关键元件。 每一种电路按照以上步骤完成设计，本周内完成！

1、有源低通滤波器f c =50kHz 一、最低阶数的选取 主要功能参数为： 1) 带内不平坦度α1=0.5dB 2) 阻带衰减α2≥40dB ，这里取45dB 3) 增益G=10 4) 通带范围50kHz 使用滤波器设计软件，计算得出：若选取巴特沃斯滤波器，最低阶数为n=9；若选取切比雪夫滤波器，得到同样满足要求的切比雪夫滤波器的最低阶数为n=6。由于高阶滤波器电路复杂，造价较高，所以在同样满足技术指标的情况下，选取滤波器的最低阶数，即n=6。 二、电路实现形式选择及传递函数的确定 实现切比雪夫低通滤波器的电路有许多种，这里选择无限增益多端反馈电路（MFB ），见图1。MFB 滤波器是一种常用的反相增益滤波器，它具有稳定好和输出阻抗低等优点。 图1 二阶MFB 低通滤波电路 图2滤波器的级联 如图2所示，电路由三个二阶MFB 低通滤波电路串联实现，在图1所示电路中，当f=0时，C 1和C 2均开路，所以M 点的电压为 1 21R R U U M -= M 点的电流方程 C I I I I ++=321 M I 2 I 3 I 1 I C V 2 V 1 N 4

2 3 22111sC U R U R U U R U U M M M M ++-=- (式1) 其中 M U R sC U 3 121-= (式2) 解式1和式2组成的联立方程，得到每个二阶MFB 低通滤波器的传递函数为 3 2212 321 3211 21 2 1111R R C C s R R R R R sC R R U U +???? ??+++- = 最后得出六阶切比雪夫低通滤波器的传递函数为 ? +???? ??+++- ? +???? ??+++-=6 5432 654 6534 5322123213211 21 4 11111111R R C C s R R R R R sC R R R R C C s R R R R R sC R R U U 9 8652 987 9857 8 1111R R C C s R R R R R sC R R +???? ??+++- 三、电路中元器件的选择 使用滤波器设计软件，计算得出每节电路的阻值容值，如图2所示。 图2 六阶切比雪夫低通滤波器 器件的选择： 选择运放时，应适应满足特定增益的要求和频率范围的运放。并且，为了达到最佳运用，还要考虑运放的上升速率。

matlab数字滤波器设计程序

%要求设计一butterworth低通数字滤波器，wp=30hz，ws=40hz，rp=0.5，rs=40，fs=100hz。>>wp=30;ws=40;rp=0.5;rs=40;fs=100; >>wp=30*2*pi;ws=40*2*pi; >> [n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); >> [z,p,k]=buttap(n); >> [num,den]=zp2tf(z,p,k); >> [num1,den1]=impinvar(num,den); Warning: The output is not correct/robust. Coeffs of B(s)/A(s) are real, but B(z)/A(z) has complex coeffs. Probable cause is rooting of high-order repeated poles in A(s). > In impinvar at 124 >> [num2,den2]=bilinear(num,den,100); >> [h,w]=freqz(num1,den1); >> [h1,w1]=freqz(num2,den2); >>subplot(1,2,1); >>plot(w*fs/(2*pi),abs(h)); >>subplot(1,2,2); >>plot(w1*fs/(2*pi),abs(h1)); >>figure(1); >>subplot(1,2,1); >>zplane(num1,den1); >>subplot(1,2,2); >>zplane(num2,den2);

滤波器组框架理论及其在图信号处理中的应用

滤波器组框架理论及其在图信号处理中的应用 摘要：传统滤波器组框架理论通常用来处理低维规则结构数据,如时间信号、空 间信号和时空信号等。随着现代科技高速发展,高维非规则化数据信息大量涌现, 如社交网络、能源网络、交通运输网络、神经元网络等。如何对高维图结构数据 进行处理成为一个备受关注且亟待解决的问题。借助代数图论和谱图理论,图信号 处理成为近年来兴起的研究方向,用来处理高维加权图上的信号。众多学者从各自 角度出发,将传统滤波器组框架理论推广到图滤波器组框架中,取得了一系列成果。 关键词：滤波器组；框架理论；图信号；图滤波器 引言：滤波器组框架理论是应用数学、信号处理、图像处理和数字通信等领 域的重要问题之一,对滤波器组框架的分析和设计问题进行研究有着重要的科学意 义和应用前景。近年来,随着高维非规则化数据信息大量涌现,很多学者开始研究 图信号处理的滤波器组方法。因此对滤波器组框架理论及其在图信号处理中的应 用进行研究。 一、滤波器组框架理论 在各种框架中,实际应用最广泛的是由滤波器组实现的框架。有限维框架、离 散小波框架和离散Gabor框架都属于滤波器组框架。接下来介绍滤波器组基础知识、滤波器组框架理论及应用。 （一）滤波器组基础 滤波器组是一组有着共同输入或共同输出的带通滤波器。典型滤波器组的结 构如下图所示。其中左边部分为分析滤波器组,右边部分为综合滤波器组。分析滤 波器组有一个输入多个输出,其将输入信号分解成不同的子带信号,每个分析滤波 器Hi(z)有不同的频率特性,输入信号x(n)通过M个分析滤波器Hi(z)后,得到M个不 同的子带信号。信号在子带分解后,对每个通道Mi下采样，可降低信号的采样率。下采样后的子带信号可以被编码、处理或者传输。综合滤波器组具有多个输入一 个输出,其将处理后的子带信号通过带通滤波后再组合起来,重构原始信号。为保 证重构信号x?(n)与原信号x(n)具有相同的采样频率,在综合滤波器组前对各子带信 号Mi上采样(Upsampling)。也有论文将下采样称为抽取(Decimation),将上采样称 为内插(Interpolation),两者实际并无区别,本文统一称为下采样、上采样。 M通道滤波器组： 将每个通道的下采样因子Mi相同的滤波器组称为均匀滤波器组；将下采样因子不同的滤波器组称为非均匀滤波器组.将下采样因子和通道数相同的滤波器组称 为临界采样滤波器组；将下采样因子小于通道数的滤波器组称为过采样滤波器组。如果滤波器组由理想滤波器构成,没有混叠产生,则可以完全重构原始信号。由于 理想滤波器是不可实现的,为了消除混叠,需要选择合适的Hi(z)和Fi(z),使得 x?(n)=x(n?m),这样的滤波器组称为完全重构滤波器组。多采样率信号处理的核心 是信号采样率的转换和滤波器组。信号的上/下采样是多采样率信号处理的基本操作。多相(Polyphase)结构是滤波器组的一种基本表示方法。 （二）滤波器组框架 框架理论最先由Duffin等在研究非谐波Fourier序列时创立的,小波框架和Gabor框架是应用最广泛的两类框架。二十世纪八九十年代,与小波理论并行发展 的滤波器组分析和设计方法使得小波的物理实现成为现实,此后小波在信号处理、 数据压缩与编码等领域得到了飞速发展和巨大应用。目前滤波器组框架理论在采

滤波器设计—简明教程

引言 滤波器是一种二端口网络。它具有选择频率的特性，即可以让某些频率顺利通过，而对其它频率则加以阻拦，目前由于在雷达、微波、通讯等部门，多频率工作越来越普遍，对分隔频率的要求也相应提高；所以需用大量的滤波器。再则，微波固体器件的应用对滤波器的发展也有推动作用，像参数放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器等一类器件都是多频率工作的，都需用相应的滤波器。更何况，随着集成电路的迅速发展，近几年来，电子电路的构成完全改变了，电子设备日趋小型化。原来为处理模拟信号所不可缺少的LC型滤波器，在低频部分，将逐渐为有源滤波器和陶瓷滤波器所替代。在高频部分也出现了许多新型的滤波器，例如：螺旋振子滤波器、微带滤波器、交指型滤波器等等。虽然它们的设计方法各有自己的特殊之点，但是这些设计方法仍是以低频“综合法滤波器设计”为基础，再从中演变而成，我们要讲的波导滤波器就是一例。 通过这部分内容的学习，希望大家对复变函数在滤波器综合中的应用有所了解。同时也向大家说明：即使初看起来一件简单事情或一个简单的器件，当你深入地去研究它时，就会有许多意想不到的问题出现，解决这些问题并把它用数学形式来表示，这就是我们的任务。谁对事物研究得越深，谁能提出的问题就越多，或者也可以说谁能解决的问题就越多，微波滤波器的实例就能很好的说明这个情况。我们把整个问题不断地“化整为零”，然后逐个地加以解决，最后再把它们合在一起，也就解决了大问题。这讲义还没有对各个问题都进行详细分析，由此可知提出问题的重要性。希望大家都来试试。 第一部分滤波器设计 §1-1滤波器的基本概念 图1 图1的虚线方框里面是一个由电抗元件L和C组成的两端口。它的输入端1-1'与电源相接，其电动势为E g，内阻为R1。二端口网络的输出端2－2'与负载R2相接，当电源的频率为零（直流）或较低时，感抗jωL很小，负载R2两端的电压降E2比较大（当然这也就是说负载R2可以得到比较大的功率）。 但是，当电流的频率很高时，一方面感抗jωL变得很大，另一方面容抗－j/ωC 却很小，电感L上有一个很大的压降，电容C又几乎把R2短路，所以，纵然电源的电动势E g保持不变，负载R两端的压降E2也接近于零。换句话说，R2不能从电源取得多少功率。网络会让低频信号顺利通过，到达R2，但阻拦了高频信号，使R2不受它们的作用，那些被网络A（或其他滤波器）顺利通过的频率构成一个“通带”，而那些受网络A 阻拦的频率构成一个“止带”，通带和止带相接频率称为截止频率。 什么机理使网络A具有阻止高频功率通过的能力呢？网络A是由电抗元件组成的，而电抗元件是不消耗功率的，所以，高频功率并没有被网络A吸收，在图一所示的具体情况中，它有时贮存于电感L的周围，作为磁能；在另一些时间，它又由电感L交

IIR与FIR滤波器设计与比较要点

DSP课程设计 实验报告 FIR与IIR滤波的DSP 实现以及二者的比较 指导教师：高海林 院（系）：电信学院 设计人员：白雪学号：07211225 邵辰雪学号：07211243 评语： 指导教师签字： 日期：

目录 一、设计任务书 (2) 二、设计内容 (2) 三、设计方案、算法原理说明 (2) 四、程序设计、调试与结果分析 (11) 五、设计（安装）与调试的体会 (32) 六、参考文献 (34)

一、设计任务书 在信号与信息处理中，提取有用信息就要对信号进行滤波。利用DSP可以实时地对信号进行数字滤波。本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。在滤波时同时用fir与iir滤波器进行滤波，并比较二者的区别。 二、设计内容 （1）对DMA进行初始化； （2）对A/D、D/A进行初始化； （3）编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波； （4）利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数，利用MATLAB设计数字滤波器，提取滤波器参数； （5）设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的fir 滤波。 （6）比较加不同窗和阶数时fir滤波器的滤波效果； （7）设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的iir 滤波。 （8）比较fir数字滤波器与iir数字滤波器的效果 三、设计方案、算法原理说明 （一）硬件原理： McBSP是多通道缓冲串行口，他支持全双工通信，双缓冲数据寄存器，允许连续的数据流。支持传输的数据字长可以是8位、12位、16位、20位、24位或32位。并且内置u律和A律压扩硬件。 McBSP在结构上可以分为一个数据通道和一个控制通道。数据通道完成数据的发送和接受。控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号产生、对这些信号的控制及多通道的选择等。控制通道还负责产生接口信号送往CPU，产生同步事件通知DMA控制器。 在CCS集成开发环境中，与McBSP相关的头文件有：regs54xx.h、mcbsp54.h。在这两个头文件中，定义了McBSP串行口的寄存器资源及使用方法。 TLC320AD50C是TI公司生产的SIGMA-DELTA型的16位A/D、D/A转换电路，他的采样速率最高可达22.05kb/s，内涵抗混叠滤波器和重构滤波器，属于模拟接口芯片（AIC），它有一个能与多种昂DSP芯片相连的同步串行通信接口，其采样速率课通过DSP编程来设置。在DAC之前有一个插值滤波器一保证输出信号平

f.i.r.滤波器设计报告

一、设计指标： ● 设计一个16阶低通线性相位FIR 滤波器； ● 要求采样频率Fs 为80KHz ； ● 截止频率Fc 为10KHz ； ● 采用函数窗法设计，且窗口类型为Kaiser ，Beta 为0.5； ● 输入序列位宽为10位的有符号数（最高位为符号位）； ● 输出序列位宽为10位的有符号数（最高位为符号位）。 二、线性相位fir 滤波器理论： 有限长脉冲响应（FIR ）滤波器的系统函数只有零点，除原点外，没有极点，因而FIR 滤波器总是稳定的。如果他的单位脉冲响应是非因果的，总能够方便的通过适当的移位得到因果的单位脉冲响应，所以FIR 滤波器不存在稳定性和是否可实现的问题。它的另一个突出的优点是在满足一定的对称条件时，可以实现严格的线性相位。由于线性相位滤波器不会改变输入信号的形状，而只是在时域上使信号延时，因此线性相位特性在工程实际中具有非常重要的意义，如在数据通信、图像处理等应用领域，往往要求信号在传输和处理过程中不能有明显的相位失真，因而线性相位FIR 滤波器得到了广泛的应用。 长度为M 的因果有限冲激响应滤波器由传输函数H （z ）描述： 1 0()()M k k H z h k z --==∑ （1） 它是次数为M-1的z -1的一个多项式。在时域中，上述有限冲激响应滤波器的输入输出关系为： 1 0()()()M k y n h k x n k -==-∑ （2） 其中y （n ）和x （n ）分别是输出和输入序列。 有限冲激响应滤波器的一种直接型实现，可由式（2）生成，M=5的情况如图2-1（a ）所示。其转置，如图2-1（b ）所示，是第二个直接型结构。通常一个长度为M 的有限冲激响应滤波器由M 个系数描述，并且需要M 个乘法器和(M-1)个双输入加法器来实现。

可重构滤波器

可重构平板滤波器 因为电可重构或可调微波滤波器在提高现在或将来的无线系统中将发挥越来越大的作用，所以吸引了很多这方面的研究。比如，在新兴的超宽带技术中，需要很宽的频带。然而，频谱资源是非常珍贵有限的。所以，一定的频带宽度内，存在很多的应用目的。这样，就意味着在在例如的超宽带应用中存在很多不需要的信号。这些随着时间和地方不断变化的无用信号就可能干扰到超宽带系统。解决方法之一就是在超宽带滤波器的通带内引进一个电可控或可调的狭小阻带。这样的电可调滤波器也可以用于宽带雷达或电子战系统。试预想未来的能被认可的无线电和雷达的应用，毫无疑问，电可调滤波器将在无线系统中发挥至关重要的作用。 一般情况下，制作一个电可重构滤波器，需要将有源开关或可调器件，如PIN 管，变容二极管，射频（RF）微系统（MEMS）或其他以功能材料为基础的元件，包括铁电变容二极管集成在无源滤波结构中。因为微带滤波器具有小型化的特点，所以基于微带结构的可调或可重构滤波器已经成为了研究的热点。这些滤波器可以分为可调梳状带通滤波器，射频可调微机电系统（RF MEMS）滤波器，可调压电换能器（PET）滤波器，可调高温超导体（HTS）滤波器，可重构超宽带滤波器，可调双频滤波器，可调带阻滤波器，可重构/可调双模滤波器，和基于交换式延迟线方法的可重构带通滤波器。下面将介绍近期一些典型的电可重构微带滤波器。 可调梳状滤波器 微带梳状滤波器是可调或可重构带通滤波器最常用的结构。图1是一个三极可调梳状滤波器的示意图，其中每一个微带谐振器的长度都比在工作频率时的四分之一波长更短，并且一端短路，另一端接变容二极管。在这个例子中，偏置网络由基于铁电材料或钛酸锶钡薄膜的变容二极管和电容构成的各个隔直电路组成。通过改变变容二极管两端的直流偏置电压能够调整带通滤波器的中心频率。图二显示的是一个基于BST薄膜集成单片的可调梳状滤波器实物图和测试图。如[3]所述，直流偏置BST薄膜上附有一层具有阻性的氮化钽（TAN）薄膜。氮化钽