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RF DESIGN TOOL · FILTER

巴特沃思(最大平坦)低通濾波器計算器

巴特沃思濾波器的通帶最平坦、沒有漣波。輸入階數、截止頻率與特性阻抗,立即算出兩種 LC 梯形電路的元件值,並畫出頻率響應,適合天線端、功放輸出的諧波抑制與 ADC 前端濾波。

通帶無漣波1–10 階Type 1(並聯電容先)/Type 2(串聯電感先)電容 pF・電感 nH

① 輸入參數

fc 為 −3 dB 截止點;階數越高、截止越陡,但元件與插入損耗越多。常用 3、5、7 階。

② 計算結果

#Type 1數值Type 2數值
1C1pFL1nH
2L1nHC1pF
3C2pFL2nH
4L2nHC2pF
5C3pFL3nH
6L3nHC3pF
7C4pFL4nH
8L4nHC4pF
9C5pFL5nH
10L5nHC5pF

只顯示前 n 個元件。建議選用最接近的標準值(E24),並以實測微調。

電路圖

C1C2C3C4 L1L2L3L4 IN (Zo)OUT (Zo)GND · 依階數 n 依序延伸

頻率響應(依目前階數)

理想響應:|H(f)|² = 1 / (1 + (f/fc)2n),截止頻率處為 −3 dB,之後每增加一階多 20 dB/十倍頻衰減。

使用步驟

  1. 輸入階數 n(元件數量,1–10)。需要更陡的截止就提高階數。
  2. 輸入截止頻率 fc(MHz,−3 dB 點)與系統特性阻抗 Zo(一般 50 Ω)。
  3. 按計算,結果表會列出 Type 1 與 Type 2 兩種電路的電容(pF)與電感(nH)。
  4. 依電路圖選擇其中一種接法,選用最接近的標準元件值後實測調整。

原理與公式

巴特沃思(最大平坦)濾波器的原型元件值 gk 只與階數有關,再依截止頻率與阻抗換算成實際電容、電感:

gk = 2 · sin( (2k − 1)π / 2n ),k = 1 … n
ωc = 2π · fc
C = gk / (Zo · ωc)  L = gk · Zo / ωc

Type 1 與 Type 2 怎麼選?

Type 1 以並聯電容開頭,電容數較多、電感較少,適合電感取得不易或要減少繞線的設計;Type 2 以串聯電感開頭,輸入端呈高阻抗,可抑制前級的高頻諧波。兩者頻率響應相同。

設計提示

常見問題 FAQ

巴特沃思與切比雪夫低通差在哪?
巴特沃思通帶完全平坦、相位較線性;切比雪夫允許通帶有漣波,換取同階數下更陡的截止。
階數要選幾階?
先看阻帶需要多少衰減:每多一階約多 20 dB/十倍頻。433 MHz 收發模組的諧波濾波常用 5 階。
算出的數值不是標準值怎麼辦?
選最接近的 E24 標準值,必要時以兩顆元件串並聯組合,再用網路分析儀量測 S21 微調。

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