Filter CE

Модель РЧ фильтра.

Тип: SubSystem

Путь в библиотеке:

/RF/Circuit Envelope/Elements/Filter CE

Описание

Блок Filter CE моделирует РЧ фильтры двух типов:

фильтры Баттерворта — имеют максимально плоскую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) в полосе пропускания и монотонную в целом; эта гладкость достигается за счет уменьшения крутизны спада;
фильтры Чебышева — фильтры Чебышева I рода имеют пульсации АЧХ одинаковой величины в полосе пропускания и монотонные в полосе задерживания.

Для фильтрации комплексных РЧ широкополосных сигналов в Engee используйте блок Filter.

Порты

Ненаправленные

# 1 — электрический порт
электричество

Details

Электрический порт.

Имя для программного использования

1

# 2 — электрический порт
электричество

Details

Электрический порт.

Имя для программного использования

2

Параметры

Main group

# Design method: — метод проектирования фильтра
Butterworth | Chebyshev

Details

Метод моделирования фильтра, заданный как:

Butterworth — моделирует фильтр Баттерворта с типом, указанным в параметре Filter type:, и моделью, заданной в параметре Implementation:;
Chebyshev — моделирует фильтр Чебышева с типом, указанным в параметре Filter type:, и моделью, заданной в параметре Implementation:.

Значения	`Butterworth` \| `Chebyshev`
Значение по умолчанию	`Butterworth`
Имя для программного использования	`filterDesign`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Filter type: — тип отклика фильтра
Lowpass | Highpass | Bandpass | Bandstop

Details

Тип отклика фильтра, заданный как:

Lowpass — моделирует фильтр нижних частот, метод проектирования которого задан в параметре Design method:;
Highpass — моделирует фильтр верхних частот, метод проектирования которого задан в параметре Design method:;
Bandpass — моделирует полосовой фильтр, метод проектирования которого задан в параметре Design method:;
Bandstop — моделирует режекторный фильтр, метод проектирования которого задан в параметре Design method:.

Значения	`Lowpass` \| `Highpass` \| `Bandpass` \| `Bandstop`
Значение по умолчанию	`Lowpass`
Имя для программного использования	`filterType`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Implementation: — реализация
LC Tee | LC Pi

Details

Реализация, заданная как:

LC Tee — моделирование аналогового фильтра с использованием сосредоточенной структуры LC Tee, если для параметра Design method: установлено значение Butterworth или Chebyshev;
LC Pi — моделирование аналогового фильтра с использованием сосредоточенной структуры LC Pi, если для параметра Design method: установлено значение Butterworth или Chebyshev.

По умолчанию для параметра Implementation: установлено значение LC Tee для фильтра Баттерворта или Чебышева.

В силу причинно-следственных связей задержка, равная половине длительности импульсной характеристики, учитывается как для отраженных, так и для переданных сигналов. Эта задержка ухудшит характеристики фильтра, если сопротивления источника и нагрузки отличаются от значений, указанных в параметрах фильтра.

Значения	`LC Tee` \| `LC Pi`
Значение по умолчанию	`LC Tee`
Имя для программного использования	`implementation`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Implement using filter order — включить реализацию с использованием порядка фильтра

Details

Установите этот флажок, чтобы реализовать порядок фильтра вручную.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`isOrder`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Filter order: — порядок фильтра

Details

Порядок фильтра, заданный как скаляр в диапазоне [2, 60]. Если для параметра Filter type: выбрано значение Lowpass или Highpass, укажите количество сосредоточенных реактивных элементов. Если для параметра Filter type: выбрано значение Bandpass или Bandstop, укажите вдвое большее число элементов (L и C).

Для фильтров Чебышева четного порядка отношение сопротивлений для реализации сети Tee и для реализации сети Pi.

где

— неравномерность полосы пропускания в дБ.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Implement using filter order.

Значение по умолчанию	`3`
Имя для программного использования	`filterOrder`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Passband frequency: — частота полосы пропускания фильтров нижних и верхних частот

Details

Частота полосы пропускания для фильтров нижних и верхних частот, заданная как скаляр в Гц. Значение данного параметра по умолчанию зависит от выбранного значения параметра Filter type:. Значения по умолчанию приведены в этой таблице.

Filter type: Значение частоты полосы пропускания по умолчанию

Filter type:	Значение частоты полосы пропускания по умолчанию
`Lowpass`	`1` ГГц
`Highpass`	`2` ГГц

Lowpass

1 ГГц

Highpass

2 ГГц

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter type: значение Lowpass или Highpass.

Значение по умолчанию	`1.0e9`
Имя для программного использования	`passFreq_lp`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Passband attenuation (dB): — затухание в полосе пропускания

Details

Затухание в полосе пропускания, заданное как скаляр в дБ. Для полосовых фильтров это значение применяется одинаково к обоим краям полосы пропускания.

Значение по умолчанию	`3.010299956639812`
Имя для программного использования	`passAttenuation`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Source impedance (Ohm): — входное сопротивление источника

Details

Входное сопротивление источника, заданное как скаляр в Ом.

Значение по умолчанию	`50`
Имя для программного использования	`sourceImp`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Load impedance (Ohm): — выходное сопротивление нагрузки

Details

Выходное сопротивление нагрузки, заданное как скаляр в Ом.

Значение по умолчанию	`50`
Имя для программного использования	`loadImp`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Passband frequencies: — частоты полосы пропускания для полосовых фильтров

Details

Частоты полосы пропускания для полосовых фильтров, заданные как двухэлементный вектор в Гц. Эта опция недоступна для режекторных фильтров.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter type: значение Bandpass.

Значение по умолчанию	`[2.0e9, 3.0e9]`
Имя для программного использования	`passFreq_bp`

# Stopband frequency: — частота полосы задерживания фильтров нижних и верхних частот

Details

Частота полосы задерживания для фильтров нижних и верхних частот, заданная как скаляр в Гц. Значение данного параметра по умолчанию зависит от выбранного значения параметра Filter type:. Значения по умолчанию приведены в этой таблице.

Filter type: Значение частоты полосы задерживания по умолчанию

Filter type:	Значение частоты полосы задерживания по умолчанию
`Lowpass`	`2` ГГц
`Highpass`	`1` ГГц

Lowpass

2 ГГц

Highpass

1 ГГц

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Implement using filter order и установите для параметра Filter type: значение Lowpass или Highpass.

Значение по умолчанию	`2.0e9`
Имя для программного использования	`stopFreq_lp`

# Stopband frequencies: — частоты полосы задерживания для режекторных фильтров

Details

Частоты полосы задерживания для полосовых фильтров, заданные как двухэлементный вектор в Гц. Эта опция недоступна для полосовых фильтров.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter type: значение Bandstop.

Значение по умолчанию	`[2.1e9, 2.9e9]`
Имя для программного использования	`stopFreq_bs`

# Stopband attenuation (dB): — затухание в полосе задерживания

Details

Затухание в полосе задерживания, заданное как скаляр в дБ. Для режекторных фильтров это значение применяется одинаково к обоим краям полосы задерживания.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Filter type: значение Bandstop.

Значение по умолчанию	`40`
Имя для программного использования	`stopAttenuation`

Дополнительно

Частотные характеристики

Details

Filter type: Частотная характеристика Обозначения

Filter type:	Частотная характеристика	Обозначения
`Lowpass`		— частота полосы пропускания — частота полосы задерживания — затухание в полосе пропускания @ — затухание в полосе задерживания @
`Highpass`
`Bandpass`		— частоты полосы пропускания — частоты полосы задерживания — затухание в полосе пропускания на заданных частотах полосы пропускания — затухание в полосе задерживания на заданных частотах полосы задерживания
`Bandstop`

Lowpass

filter ce 1 ru

— частота полосы пропускания

— частота полосы задерживания

— затухание в полосе пропускания @

— затухание в полосе задерживания @

Highpass

filter ce 2 ru

Bandpass

filter ce 3 ru

— частоты полосы пропускания

— частоты полосы задерживания

— затухание в полосе пропускания на заданных частотах полосы пропускания

— затухание в полосе задерживания на заданных частотах полосы задерживания

Bandstop

filter ce 4 ru

filter ce 5 ru

Параметры для определения фильтра и советы по проектированию

Details

В таблице представлены все параметры, необходимые для правильного проектирования каждого фильтра.

Lowpass Highpass Bandpass Bandstop

	`Lowpass`	`Highpass`	`Bandpass`	`Bandstop`
`Butterworth`	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, ,
, , ,	, , ,	, , ,	, , ,
`Chebyshev`	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, ,	Порядок, ,
, , ,	, , ,	, , ,	, , ,

Butterworth

Порядок, ,

, , ,

Chebyshev

Порядок, ,

, , ,

В данной таблице приняты следующие обозначения:

— частота полосы пропускания;
— затухание в полосе пропускания / неравномерность в полосе пропускания;
— частота полосы задерживания;
— затухание в полосе задерживания / неравномерность в полосе задерживания.

Неравномерность (пульсация) в полосе пропускания или задерживания анализируется как затухание в полосе пропускания или задерживания соответственно.

Дополнительные советы по проектированию

Details

Дополнительные советы по проектированию.

Lowpass Highpass Bandpass Bandstop

	`Lowpass`	`Highpass`	`Bandpass`	`Bandstop`
`Butterworth`	Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21)	Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21, Wx)	Порядок, , Вспомогательный (Wx)
`Chebyshev`	Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21)	Порядок, , Вспомогательный (четвертая степень числителя 21, Wx)

Butterworth

Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21)

Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21, Wx)

Порядок, , Вспомогательный (Wx)

Chebyshev

Порядок, , Вспомогательный (многочлен числителя 21)

Порядок, , Вспомогательный (четвертая степень числителя 21, Wx)

Литература

Kendall Su, Analog Filters, Second Edition.
Louis Weinberg, Network Analysis and Synthesis, Huntington, New York: Robert E. Krieger Publishing Company, 1975.
Larry D. Paarmann, Design and Analysis of Analog Filters, A Signal Processing Perspective with MATLAB^® Examples, Kluwer Academic Publishers, 2001.
Michael G. Ellis, SR., Electronic Filter Analysis and Synthesis, Norwood, MA: Artech House, 1994.
Anatol I. Zverev, Handbook of Filter Synthesis, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2005.