01、滤波器设计——LC滤波器设计

1、原理

LC滤波器：由集总LC组成的滤波器。适用于3Ghz以下的应用。体积小，便于安装，无寄生通带，设计灵活。而由于电感元件Q值较低，不宜在高矩形度、低插入损耗（S21）、窄带情况下使用。

1.1 、主要参数指标

（1）RF插入损耗：在理想情况下，插入到射频电路中的理想滤波器，不应在其通带内引入任何功率损耗。然而，在现实中，我们无法消除滤波器固有的、某种程度的功率损耗。插入损耗定量地描述了功率响应幅度与0dB基准的差值,其数学表达为:

$I L=-10 \log \frac{P_{i n}}{P_{L}}=-10 \log \left(1-\left|\Gamma_{i n}\right|^{2}\right)$

${P_{L}$ ——滤波器向负载输出的功率

${P_{i n}$ ——滤波器从信号源得到的输入功率

$\left|\Gamma_{i n}\right|$ ——从信号源向滤波器看去的反射系数

（2）波纹系数:采用dB或奈贝(Neper)为单位，表示响应幅度的最大值最小值之差。反映了通带内信号响应的平坦度。

（3）带宽:对于带通滤波器,带宽的定义是通带内对应于3dB衰减量的上边频和下边频的频率差:

$B W^{3 d B}=f_{U}^{3 d B}-f_{L}^{3 d B}$

（4）矩形系数：矩形系数是60dB带宽与3dB带宽的比值，它描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度：

$S F=\frac{B W^{60 d B}}{B W^{3 d B}}=\frac{f_{U}^{60 d B}-f_{L}^{60 d B}}{f_{U}^{3 d B}-f_{L}^{3 d B}}$

矩形系数为1则滤波器的幅频响应曲线最为陡峭。

（5）阻带抑制：在理想情况下，我们希望滤波器在阻带内具有无穷大的衰减量。在实际情况中，为了使阻带抑制与矩形系数建立联系，通常以60dB作为阻带抑制的设计值。

（6）品质因数Q：描述滤波器的频率选择特性。品质因数通常被定义为在谐振频率下,平均储能与一个周期内平均耗能之比:

其中功率损耗 ${P_{loss}$ 等于单位时间内的耗能。

一般品质因数越高，损耗能量比较小，回路选频特性好。

另一种计算方法：

$Q=\frac{fo}{BW}$

1.2 、滤波器类型

（1）低通滤波器

（2）高通滤波器

（3）带通滤波器

2、仿真实例

（1）新建工程

新建工程第一步要设置单位。

（2）原理图设计

（3）仿真结果

后续可以进行优化调谐：边看仿真曲线边调参数（粗调，适合可变参数不多的情况）

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