如何设计3dB和0.5dB两种等波纹低通滤波器_专栏

上篇文章，我们介绍了插入损耗法设计低通滤波器的步骤以及用ads设计最大平坦低通滤波器的过程，本篇文章，我们将继续为大家介绍如何设计一个等波纹低通滤波器。
和最大平坦低通滤波器一样，我们可以将滤波器设计成两种形式，即距离信号源第一个元器件是串联电感还是并联电容两种形式。等波纹低通滤波器一般有两种：带内波纹为3dB和带内波纹为0.5dB的等波纹低通滤波器。

一、带内波纹为3dB的等波纹低通滤波器设计

设计指标如下：

阶数为5
带内波纹为3dB
截止频率1GHz
输入输出阻抗为50Ω

根据下图，由N=5可以确定原型低通滤波器的元件值：

同时可以确定电路结构（第一个元件确定为并联电容）

同样，低通滤波器实际的元件值需要定标，低通滤波器的元件值定标公式相同，公式如下：

其中，R0=50Ω，fc=1GHz，计算出来的元件值如下：
C1=11.0826pF
L1=6.0622nH
C2=14.4452pF
L2=L1
C3=C1
完善电路图，完整电路图如下：

仿真结果如下：

可以看出，通带内有幅值为3dB的波纹，1GHz处插入损耗为3dB。

二、带内波纹为0.5dB的等波纹低通滤波器设计

设计指标如下：

带内波纹0.5dB
截止频率为1GHz
阻抗为75Ω
在2GHz处插入损耗至少为25dB

由指标可以结合下图计算出阶数N：

N=4时衰减可以到30dB，符合要求，取N=4，确定电路结构（同样取并联电容为第一个器件），电路结构如下：

由下表可以得到低通原型滤波器的元件值

N=4时可以得到相应的g值，再利用定标公式，可以确定元器件值：
C1=3.5445pF
L1=14.2356nH
C2=5.021pF
L2=10.0494nH
注意，之前我们的源阻抗和负载阻抗一直都是阻抗值R0，这是因为我们之前设计的滤波器的阶数都为奇数，当N为奇数时，g0和gN+1都为1，源阻抗和负载阻抗的定标公式如下：

但是当N=4时，N为偶数，我们也可以从表中获知g5=1.9841，不再是1了。还需要注意的是，当离负载最近的器件为串联电感时，gN+1表示的就是负载电导值，所以原型低通滤波器的负载阻抗值为1/1.9841.因此我们设计的滤波器负载阻抗应为75/1.9841=37.8
完整的电路图如下：

仿真结果如下：

可以看到，带内波纹幅值为0.5dB，2GHz处的插入损耗为30dB，符合设计要求。