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RF DESIGN TOOL · FILTER

切比雪夫帶阻(帶拒)濾波器計算器

帶阻濾波器(BEF/BSF)讓其他頻率通過、只擋掉中心頻率附近一段頻帶,常用來壓制已知的強干擾或在接收端挖掉自家發射頻率。切比雪夫型以通帶漣波換取更陡的阻帶邊緣;輸入參數即可算出 LC 陷波器元件值與響應圖。

擋住一段頻帶奇數階 1–9Type 1/Type 2 兩種接法電感 nH・電容 pF

① 輸入參數

本工具採等端阻抗設計,階數 n 只能是奇數;輸入偶數會自動加 1。BW 為阻帶寬度(兩側漣波邊緣之間)。

② 計算結果

#Type 1Type 2
L (nH)C (pF)L (nH)C (pF)
1
2
3
4
5
6
7
8
9

每一列為一個諧振器(L 與 C 皆諧振於 f0)。Type 1:奇數列=串臂並聯 LC、偶數列=對地串聯 LC;Type 2 相反。只顯示前 n 列。

電路圖

L1C1L2C2L3C3LnCnINOUTGND · 依階數 n 依序延伸

Type 1:奇數節為串在主線上的 LC 並聯諧振(f0 時呈高阻抗擋住訊號),偶數節為對地的 LC 串聯諧振(f0 時短路到地)。Type 2 順序相反。n 為偶數時最後一節為另一種諧振器。

頻率響應(依目前參數)

電感 L電容 C接地中心頻率 f0頻寬邊緣

理想響應:A(Ω) = 10·log[1 + ε²·Tn²(Ω)],ε² = 10漣波/10 − 1;Ω = BW / f0 ÷ (f/f0 − f0/f)。阻帶內(兩條橘線之間)衰減最大。

使用步驟

  1. 輸入階數 n(諧振器數量,奇數 1–9)。階數越高,阻帶越深、邊緣越陡。
  2. 輸入要擋掉頻段的中心頻率 f0 與阻帶頻寬 BW(MHz),以及特性阻抗 Zo。
  3. 輸入通帶漣波(dB),常用 0.1–0.5 dB。
  4. 按計算,表格列出 Type 1 與 Type 2 每個諧振器的 L(nH)與 C(pF),依電路圖實作並量測陷波位置。

原理與公式

先由漣波與階數算出切比雪夫低通原型元件值 gk:

β = ln[ coth( LAr / 17.37 ) ],γ = sinh( β / 2n )
ak = sin( (2k − 1)π / 2n ),bk = γ² + sin²( kπ / n )
g1 = 2a1 / γ,gk = 4ak−1ak / ( bk−1 · gk−1 )

以低通→帶阻頻率轉換:原型的串聯電感換成串在主線上的 LC 並聯諧振(f0 時開路),並聯電容換成對地的 LC 串聯諧振(f0 時短路):

ω0 = 2π · f0,Δω = 2π · BW
串臂並聯諧振:L = gk·Zo·Δω / ω0² C = 1 / ( gk·Zo·Δω )
對地串聯諧振:L = Zo / ( gk·Δω ) C = gk·Δω / ( Zo·ω0² )

響應

帶阻的頻率變數 Ω = (BW/f0) ÷ (f/f0 − f0/f),在 f0 時 Ω → ∞,衰減最大;遠離 f0 時 Ω → 0,訊號幾乎無損通過。每個諧振器的 L·C = 1/ω0²。

設計提示

常見問題 FAQ

帶阻濾波器和陷波器(notch)一樣嗎?
陷波器通常指只擋很窄一點的帶阻濾波器;本工具可設定阻帶寬度 BW,窄 BW 就相當於陷波器。
Type 1 與 Type 2 怎麼選?
頻率響應相同。Type 1 首尾是串在主線上的並聯諧振,Type 2 首尾是對地串聯諧振;依元件值是否容易取得、以及佈局是否方便接地來選擇。
為什麼階數只能是奇數?
等端阻抗的切比雪夫原型只有奇數階時輸出端阻抗才等於 Zo,所以偶數會被自動加 1。

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