濾波器類型的選擇可根據濾波器設計的帶寬等指標和具體的應用場合來選擇。相對帶寬在20%以下的為窄帶濾波器，應選用窄帶濾波器的設計方法來設計;相對帶寬在40%以上的為寬帶濾波器，應選用寬帶濾波器的設計方法來設計;而介于兩者之間的為中等帶寬濾波器。由上面的指標可以看出本濾波器是窄帶帶通濾波器。

采用巴特沃斯濾波器來設計可以使通帶內具有最大平坦的幅頻響應;而切比雪夫濾波器的好處是：帶外抑制好，但是帶內有一定的波動;本文設計的濾波器要求帶外近端抑制良好(可以用切比雪夫濾波器或橢圓函數濾波器來實現，但是從后面的分析看要使用LC濾波器，而用LC濾波器的話，使用切比雪夫形式電路元件的值過于小，很難實現，這個可以用軟件仿真來說明)，以此可以看出，用橢圓函數濾波器更適合。

微帶濾波器通過采用不同的襯底材料可以在很大的頻率范圍內應用(從幾百MHz到幾十GHz);同軸濾波器由于其微小的尺寸，制作精度很難達到;波導濾波器在小信號電平上，它的頻率基本是8~100 GHz;陶瓷介質濾波器體積大，形狀因子與品質因數較小;LC濾波器適用于本濾波器頻段，且較容易制作和調試。

綜上，本設計采用：橢圓函數LC帶通濾波器進行設計。設計指標如下：

中心頻率為450 MHz;工作帶寬為20 MHz;帶內插損為<3 dB;帶外抑制為-40 dB.

1 關于濾波器階數N 的選擇

濾波器級數N 是一個重要的參數，它的選擇直接影響到濾波器的性能，特別是濾波器的插損和帶外特性，所以N 的選擇非常重要。

先對可能用到的一些概念和公式進行簡單的說明。

對于終端短路式濾波器其濾波器級數N 應滿足下面關系式：

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對于帶通濾波器，起相對帶寬小于20%,所以其屬于窄帶濾波器。

由上面的公式可以算出：N 必須大于或等于3,才能滿足上面的近似指標。

2 關于橢圓函數LC帶通濾波器的仿真及設計

對電路各元件值先進行簡單的假定，通過運用ADS進行仿真來審查，并進行優化。

根據所給指標設計的電路圖進行仿真。圖1 是根據所設定的原理圖進行的仿真。從仿真圖中可以看出，該電路的元件值并不能達到所要求的指標。首先，本設計要求中心頻率在450 MHz,但是此電路的中心頻率有一定的偏移;而且從圖中明顯看出帶外抑制并不良好，無法達到所要求的指標;而且帶內插損也比較大;單單從電路元件的值上看，線圈的值比較小，在制作過程中比較難繞制，比較難實現。

綜合上面的分析，此電路圖的元件值需要進行一定的調整。

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經過一系列的調整、仿真，最后得到如圖2 所示的電路原理圖和仿真圖。

從此電路仿真圖可以看出中心頻率準確的落在450 MHz上，帶內插損比較小，而且帶外抑制也比較明顯，而且線圈的值相對并不是很小，實際上可以實現，基本上符合制作要求，予以采用。到此本節設計仿真結束，下面進行此電路的制板。

3 關于橢圓函數LC帶通濾波器的電路的制板

根據第1 節得出的電路圖，可以進行電路的制板。

此過程采用軟件Protel 99 se來設計完成。

4 制作此橢圓函數LC帶通濾波器及其調試

首先是線圈的繞制。根據以上的結論，線圈的繞制是關鍵的過程。最大的是250.2 nH,最小的是19.27 nH.

本電感采用漆包線進行繞制(所以在將線圈焊制到電路板上之前，將線圈焊腳外部的漆用小刀刮去)，繞制250.2 nH的線圈，根據以往對電感線圈的了解和對此線圈的假設，先繞制7圈，進行測試和調節。本設計的電容是采用陶瓷貼片電容，由于該電容的Q 值比較低，因此本濾波器的帶內插損并不能如同仿真那樣好，只能調到-4 dB左右，而且本濾波器的駐波系數會比較大。
將第一個繞制的250.2 nH 的線圈和一個0.5 pF 的電容焊制到電路板后，進行第一次網絡分析儀測量。第一次測量發現中心頻率發生偏移，大于450 MHz,可得到，是由于線圈匝數過大造成的，因此要適當的減小線圈的匝數，然后將調整過的線圈焊制到電路板上再進行調試。此過程將進行幾次，當中心頻率落在450 MHz或十分接近450 MHz的時候，表示線圈值基本準確，可以進行下一步。

將另一個繞制的250.2 nH 的線圈和一個0.5 pF 的電容，按照之前設計的電路進行焊制并用網絡分析儀調試。雖然此次的線圈值和第一個值是一樣的，但是由于貼片電容制作上的誤差以及線圈繞制的誤差等等因素，使得此線圈并不是完全和第一個匝數一樣，所以還要進行多次測量調試和修改才能達到所要求的值。

最后一步是焊制，此過程與23.88 nH線圈的繞制基本相同。接下來就是對整個濾波器進行調整，以達到最好的制作指標。

5 結語

要設計一個濾波器，首先要分析濾波器的技術指標，選擇合適的濾波器形式，確定濾波器的級數，分析濾波器的帶外特性以及通帶特性，估算濾波器中心衰減和帶外抑制的大小，對濾波器進行合理的設計與計算，最后要對濾波器進行仿真優化，直至達到滿意的技術指標。接著就可以制板，并加工調試。

在調試的過程中，容易忽略電路所產生的寄生電容和寄生電感對整個電路的影響。在對波形進行調試的時候，只對線圈進行了調整，忽略了電容的影響。本身很小的電容在寄生電容的疊加下，可能會比較大的改變開始仿真時候的值。在測試的時候，應該對幾個比較小的電容進行適當的調整并測試，這樣才能比較好的滿足所要求的性能指標。