1 滤波器类型选择实例

选择的双端低通滤波器模型(low—pass filter DT)，预设滤波器的参数如下，Ap(dB)=0.1，Fp=0.2 GHz，Fs=1.2 GHz，如图1所示。选择不同的滤波器类型，首先选择的是巴特沃斯滤波器，即在Response Type中选择Maximally Flat，之后得到滤波器的子电路图，如图2所示，选择S参数仿真，得到滤波器的S21、S11、S12参数曲线(滤波器电路相对于输入和输出端口来说是对称的，这种滤波器可以用在天线前端，作为收发公用的滤波器，所以曲线S21、S12参数曲线是相同的)。设置M1、M2点，满足设计要求，即在100 MHz处的通带内损耗为-0.09 dB，滤波器在100 MHz的频点处输入反射系数为-17 dB。

其次选择切比雪夫滤波器，即在Response Type中选择Chebyshev，之后得到滤波器的子电路图，选择S参数仿真，同样可以得到滤波器的S21、S11、S12参数曲线。在图中设置M1、M2点，满足设计要求，即在100MHz处的通带内损耗为-0.48 dB，滤波器在100 MHz的频点处输入反射系数为-9.86 dB。

最后选择椭圆函数滤波器.即在Response Type中选择Elliptic，之后得到滤波器的子电路图，选择S参数仿真，得到滤波器的S21、S11、S12。在图中设置M1、M2点，满足设计要求，即在100 MHz处的通带内损耗为-0.48 dB，滤波器在100 MHz的频点处输入反射系数为-9. 83 dB。

2 不同类型滤波器的滤波性能分析

从上节的数据中可以看出，3种不同响应类型的选择均可以满足滤波器的基本要求，但是各自还是有很多的不同，从类型选择方面可以看出，巴特沃斯滤波器最大的优点是通道内具有较高的平坦度，但是明显的缺陷是通带和阻带间的过渡特性较差，不够陡峭，相对滤波器的理想特性较差;在陡峭方面比较好的是切比雪夫滤波器，但是换来的牺牲是通带内的衰减特性不平坦，呈现波纹特性;过渡特性较好的是椭圆函数构建的滤波器，但是此类滤波器阻带衰减不再趋于无限大，而是呈现波纹特性。在模拟滤波器的设计中，需要找到一个可用电路实现的传输函数，来满足滤波器的频率响应曲线，滤波器的设计最关键的研究工作，就是找这个电路可实现的传输函数找到了一种传输函数，并且提出了实现这种函数的电路结构。但是由于传输函数的曲线只是近似满足理想滤波器的要求，具体选择何种结构，需要综合考虑。切比雪夫滤波器滚降更加陡峭，也就是窗型系数好，但是在通带(阻带)内频率响应有等幅波动，巴特沃斯滚降不够陡峭，但是在通带内是最平坦的。从以上的分析可以清晰的看出，滤波器的截止陡峭度和线性相位特性是相互冲突，在具体的设计中要折中考虑。同样的电路形式，元件参数不同就变成了不同的滤波器，同一种滤波器也可以用不同的电路形式实现。滤波器类型按信号处理特性需求来选择，例如衰减率Chebyshev>Butterworth>Bessel，阶跃响应是Bessel>Butterworth>Chebyshev，而Butterworth和Bessel是带内增益无抖动，Chebyshev I是带内增益有抖动，Che byshev II是带外衰减有抖动等等，怎么选择要和信号紧密结合，需要综合考虑。

3 结束语

在射频滤波器的分析和设计中，不同类型的低通滤波器原型会给之后的结果带来不同的效果，通过对同一低通滤波器的类型选择差异，利用先进的ADS仿真软件，从幅频响应特性和群时延两个角度，展示了巴特沃斯、切比雪夫和椭圆函数3种基本类型滤波器性能分析，实现不同性能指标滤波器设计中类型选择的方向。为工程师对于滤波器的设计提供了很好的方向选择，有一定的学术价值。