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RF DESIGN TOOL · FILTER

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

① 輸入參數

BW 為阻帶的 −3 dB 寬度;階數越高,阻帶越深、邊緣越陡。

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
10

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 + Ω2n);Ω = BW / f0 ÷ (f/f0 − f0/f),兩條橘線為 −3 dB 點,其間為阻帶。

使用步驟

  1. 輸入階數 n(諧振器數量,1–10)。
  2. 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。
  3. 按計算,表格列出 Type 1 與 Type 2 每個諧振器的 L(nH)與 C(pF)。
  4. 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 )

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

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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