巴特沃思(最大平坦)帶阻濾波器計算器
帶阻濾波器讓其他頻率通過、只擋掉中心頻率附近一段頻帶。巴特沃思型兩側通帶最平坦、無漣波,適合不希望影響鄰近工作頻道的干擾抑制。輸入中心頻率、阻帶頻寬與階數,立即算出 LC 陷波器元件值並畫出響應。
通帶無漣波1–10 階Type 1/Type 2 兩種接法電感 nH・電容 pF
使用步驟
- 輸入階數 n(諧振器數量,1–10)。
- 輸入要擋掉頻段的中心頻率 f0 與 −3 dB 阻帶頻寬 BW(MHz),以及特性阻抗 Zo。
- 按計算,表格列出 Type 1 與 Type 2 每個諧振器的 L(nH)與 C(pF)。
- 依電路圖擇一接法,選用標準值後以網路分析儀量測陷波位置並微調。
原理與公式
巴特沃思低通原型元件值只與階數有關:
gk = 2 · sin( (2k − 1)π / 2n ),k = 1 … n
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 )
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
理想響應 A = 10·log(1 + Ω2n),Ω = (BW/f0) ÷ (f/f0 − f0/f)。在 f0 時衰減最大,阻帶兩側 −3 dB 點相距 BW;每個諧振器的 L·C = 1/ω0²。
設計提示
- 實際陷波深度受元件 Q 值限制,通常只有數十 dB;需要更深可增加階數。
- 阻帶越窄,元件值差距越大,請確認電感、電容都在可取得範圍並注意自諧振頻率。
- 工作頻道應落在阻帶的 −3 dB 點(橘線)以外並保留元件公差的餘量。
- 需要更陡的阻帶邊緣、可接受通帶漣波時,改用切比雪夫帶阻。
常見問題 FAQ
- 什麼情況需要帶阻濾波器?
- 當干擾頻率剛好夾在需要的頻帶中間或很靠近、無法用低通/高通分開時,例如接收端要壓制附近的強發射機或自家發射頻率。
- Type 1 與 Type 2 差在哪?
- 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,依元件取得與佈局方便選擇。
- 為什麼實測陷波沒有理論那麼深?
- 電感、電容的損耗(有限 Q 值)、寄生效應與接地電感都會讓陷波變淺、變寬;使用高 Q 元件並縮短接地路徑可以改善。
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