毕业设计（论文）文献综述
课题名称：通信系统同带通滤波器设计及其
PSPICE仿真分析
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起迄日期：
文献综述
前言
带通滤波器在通信设备及各类系统中应用极为广泛，由于计算机技术、集成工艺和材料工的发展，滤波器的发展也上了一个新台阶，并且朝高精度、低功耗、小体积方向发展，到70年代后期，滤波器的单片集成被研制出来并得到应用。80年代致力于提高各类新型滤波器性能的研究，并逐渐扩大应用范围。90年代至今主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制上。滤波器作为抑制或消除无用信号成分而通过有用信号成分的电子装置，已大量应用于各类电路系统中，传统的分立元件组成的无源滤波器或是用运放构成的有源滤波器总是存在诸如带内不够平坦、频带范围窄且固定不变、结构复杂等缺点。随着软件无线电技术在电路系统设计中的广泛应用，寻找一种高精度可编程控制的通用滤波器已变得越来越重要。在现今的通信设备和各类系统中，滤波器应用极为广泛，滤波器的优劣直接决定产品的好坏。因此设计出满足条件性能优良的带通滤波器己经成为一个迫切的要求。
主题
我国广泛使用滤波器是50年代后的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产、应用等方面已有一定进步，但由于缺少专门的研制机构，以及集成工艺和材料工业跟不上来，使许多新型滤波器的研制和应用与国际水平还有一段距离。
不同滤波器的应用情形各不相同，根据实际的工作频率和带宽以及其它具体要求，可以选择使用各自合适的滤波器种类。往往有几种滤波器能够同时满足需要，可以根据实际需要和可能进行选择，因而滤波器的设计就变得相当重要，因为它对所在系统的性能的影响极大，由此滤波器的设计工作也就成为一项很有意义又相当具有挑战性的工作。可以说，滤波器的设计已经发展成为电子技术中的一个独立的分支学科。滤波器的设计与硬件实现是相互关联的。简单地说，用分立器件实现和用集成器件实现的设计方法、难易程度肯定是不相同的。分立器件的设计方法主要有手算和软件辅助两种方法。早期的滤波器主要采用R,L,C等无源元件，缺点是在低频工作时电感体积大，Q值小且滤波效果不明显。后来，滤波器由R,C和运放组成，在体积和重量方面得到显著改善，但有源滤波器在音频范围内要求较大的电容和精确的RC时间常数，造成集成电路制造困难，甚至不可能。MOs集成电路的发展，出现了由MOs开关电容(SC)和MOs运放组成的开关电容滤波器(SCF)，开关电容滤波器的基本组件是由开关电容网络组成的电阻反相积分器或同相积分器。这种滤波器的通带增益和通带截止频率都与电路中的电容之比有关。随着现代集成工艺的进展，pF级电容的相对精度可以做到0.1%,而且这些电容都制作在同一个芯片上可以有比较好的温度补偿作用，因此通带增益和截止频率都可以做到十分精确、稳定。
关于LC滤波器的设计方法，早期主要是采用“镜像参数法”，这种方法的优点是数字计算简单，但设计往往不够准确。此外，按照这种方法设计的滤波器，其效率也较低。另一种较新的设计方法称为“工作参数法”(又称“插入衰减法”)。这种方法包含三个步骤:(1)规定一种理想化的衰减特性。(2)用一个可实现的有理函数来近似这个特性。(3)利用网络综合理论，把这个函数综合成一个实际网络。按照这种方法设计的滤波器，其实际特性可以与预先规定的十分接近，这种方法也常常称为滤波器综合设计法，其缺点是需要繁复臃长的数字计算。随着现代计算技术的发展，目前已有大量的设计图表和计算机辅助设计软件存在，借助于这些辅助工具，使滤波器的设计大大简化，因而滤波器设计的“工作参数法”(综合设计法)得到越来越广泛的应用。
滤波器在通信系统中的应用可以说无所不在，广泛应用于信号处理、数据传送和抑制干扰等，是现代任何一个通信系统中所必不可少的部分。其功能是在指定的频带内，让有用信号通过，同时抑制(衰减)无用信号，其特性对系统性能有着很大的影响。根据滤波方式的不同，可以分为低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波、全通滤波(移相)等，根据使用元件的不同，滤波器又可以分成集总参数元件滤波器和分布参数元件滤波器;根据有源无源又可分成有源滤波器和无源滤波器，并且随着滤波器技术的迅速发展，种类还在不断地增多，目前常用的滤波器种类大致可以归纳如：
集总参数无源滤波器，主要应用于微波频段以下，包含LC无源滤波器、RC无源滤波器和由共振器件组成的无源滤波器。其中由共振器件组成的无源滤波器又可分为压电型—石英晶体滤波器和陶瓷滤波器、机电型机械滤波器、还有就是磁致型。
有源滤波器，包含LC有源滤波器、RC有源滤波器和数字滤波器。
分布参数无源滤波器，主要应用于微波领域，包含传输线滤波器、梳状结构滤波器、交指结构滤波器、带状线微带滤波器和由腔体器件组成的分布滤波器、同轴线滤波器和波导滤波器。
随着滤波器技术的发展，近来又有了软件滤波器，即借助于一定的硬件，通过编制相应的程序来寻找一种高精度可编程控制的通用滤波器，从而实现滤波器的滤波功能。还有一些新型滤波器的应用也日益广泛，如电控编程CCD横向滤波器(FPCCDTF):电荷祸合器(CCD)固定加权的横向滤波器(TF)在信号处理中，其性能和造价均可与数字滤波器和各种信号处理部件媲美。这种滤波器主要用于自适应滤波;P-N序列和Chirp波形的匹配滤波;通用化的频域滤波器以及作相关、褶积运算:语音信号和相位均衡;相阵系统的波束合成和电视信号的重影消除等。
基于此本论文主要去设计具有创新性的通信用带通滤波器并对其进行了综合性的仿真优化和分析，并推导和验证此类滤波器的工作原理。
总结
本论文验证以中心频率为120MHz的带通滤波器为例，介绍了基于贝塞尔函数来进行带通滤波器的设计，在满足要求的同时也在经济性和制造程度上达到优良。论文使用OrCAD公司的PSPICE软件对所设计的带通滤波器进行仿真研究，结果显示该带通滤波器通带起伏小，阻带衰减大，在群延迟特性图中可看出，在通带内延迟基本比较稳定，且表现出最稳定的群延迟特性。文中还分别介绍了滤波器综合设计法的基本知识，包括工作参数、归一化数值等。30(1):66-69.
[5]李永平,董欣.PSPICE电路优化程序设计[M].北京:国防工业出版社,2004
[6]王少夫，朱义胜.基于贝塞尔带通滤波器的精确设计和仿真大连：大连海事大学（2005）01-0081-0302-0030-03
[8]王少夫调制系统中带通滤波器的设计与应用微机应用（2005）06-0064-02
[9]邬国扬,裴昌幸.现代滤波器分析与设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,1988.
[10]裴昌幸,刘乃安,刘彦明.高阶滤波器最佳设计与实现[J].西安电子科学大学学报,1996,23(2):282-286.
[11]苏宏宇.PSPICE电路编辑程序设计.北京:国防工业出版社,2004
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