插入损耗法设计高通滤波器

  之前的文章里，我们介绍了如何使用插入损耗法设计低通滤波器。在设计好低通原型滤波器后，我们需要进行参数定标才能够设计出实际需要的低通滤波器。同理，我们也可以通过参数定标将低通原型滤波器转换成高通滤波器、带通滤波器等其他滤波器。下面将为大家介绍具体的定标转换方法以及设计步骤，仿真设计软件同样使用ads。

一、参数的定标

  在设计好低通原型滤波器后，我们需要进行阻抗和频率的定标才能将低通原型滤波器转换成我们需要的滤波器。

1 低通滤波器的定标

  低通滤波器的定标方式我们之前在设计低通滤波器的时候已经使用过了，这里进行以下总结。   在原型滤波器中，g0=1，在阶数N为奇数和部分偶数的时候gN+1=1。g0和gN+1的意义如下： 为了更加清楚，附上两种电路图模型结构： 剩下的从g1到gN依次按串并联交替进行分布。 则阻抗定标公式如下：   此外，我们还需要进行频率定标。低通滤波器的频率定标公式如下： 频率定标引起了元件值的改变： 所以： 再考虑到阻抗的定标，我们实际设计的元件值与低通原型滤波器里的元件值gk的关系如下： 综上，由低通原型滤波器到低通滤波器的转换，参数之间的定标关系如下：

2 高通滤波器的定标

  阻抗定标和低通滤波器一样，而频率定标发生了变化： 由此引起的元件值改变可以由下列关系计算出： 元件值变换关系如下： 可以看出，电感转换成了电容，电容转换成了电感，再考虑到阻抗定标，最后的关系如下： 综上，高通滤波器的定标关系如下：

二、使用ads设计高通滤波器

  以设计一个3dB等波纹高通滤波器为例，具体指标如下：

3dB等波纹 高通滤波器 截止频率为1GHz 阻抗为50Ω 0.6GHz插入损耗至少为40dB

由指标，可得fc=1GHz，0.6GHz对应低通原型滤波器的频率为-1/0.6=-1.67GHz，根据下图确定阶数。 上图是低通滤波器对应的图像，我们只需要将横轴的w/wc改为-wc/w即可，即需要在1.67-1=0.67处保证衰减大于40dB，最终确定阶数N=5，如图所示： 接着确定电路结构，因为高通滤波器的电容和电感位置互换，即电路中只有并联电感和串联电容。我们选择第一个器件为串联电容。确定好电路结构后，我们可以确定元件参数，3dB等波纹低通滤波器在N=5时的参数如下： 确定后的参数： C1=0.9142pF L1=10.446nH C2=0.7014pF L2=L1 C3=C1 连接好的完整电路如下： 仿真结果： 符合设计要求，设计完毕。

三、总结

  在插入损耗法中，所有滤波器均可以由低通原型滤波器变形而来。因此，设计低通原型滤波器是必不可少的一部分。设计过程可以总结如下：

按照频率定标公式将给定的频率转换到低通滤波器对应的频率 按照插入损耗确定滤波器阶数 根据阶数确定原型低通滤波器的元件值 按照参数定标公式将原型滤波器的元件值转换到相应的、待设计的滤波器的元件值 进行仿真，检查仿真结果是否符合设计要求

  本篇文章介绍了高通滤波器的设计，接下来的文章将继续为大家介绍带通和带阻滤波器的设计过程。