传输零点的设置在滤波器设计中所起的作用

在设计带通滤波器时，控制好传输零点(TZ)的位置可以使所设计的带通滤波器更经济，更有效。所谓的传输零点，是指什么？图1(a)中所示为5阶低通滤波器,它在低频衰减很小，超过截止频率，衰减迅速增加。但是仅仅当频率为无限大时，才没有信号传输。事实上，当频率为无限大时，各个电感器开路，而各个电容器都短路。这个滤波器在频率为无限大时，有5个传输零点。如图1(b)所示，5阶高通滤波器则在DC(直流)时，有5个传输零点。

应该注意的是，必须间隔安置电感器与电容器。如果我们想使用5个串联的电感器来建立5阶低通滤波器,那么，这相当于我们实际上只有一个电感器，它的电感是5个串联电感器电感值的总和,这不过是一个1阶滤波器而已。如果我们使用的元件都是的电容器，结果也是如此。美国的Cambell与德国Wegner，在1915年都发现了这个现象,即元件或者谐振器必须交叉间隔安置，这是滤波器理论的基础。

分析传输零点的数目对带通滤波器的影响，更为有趣。以普通的3阶带通滤波器为例，如图2(a)所示。在DC时,如图2(b)所示，串联的电感器，和并联的电容器将不起作用——它们可以从图中取消。在DC区域，一共有3个TZ。当频率为无限大时(c），串联的电容器和并联的电感器将不起作用，可以从图中取消。在频率为无限大的区域，一共有3个TZ。

对于低通滤波器来说，在频率为无限大的区域内，TZ的数目决定了滤波器的选择性性能。对于带通滤波器来说，在DC区域的TZ数目决定了通带以下频率段的选择性；而在频率为无限大区域的TZ数目，则决定了通带以上频率段的选择性能。并不一定都要求DC区域与频率为无限大的区域，所具有的TZ数目相等。事实上，如果希望通带以上的频率段衰减的快一些，可以在无限大频率段，多安置一些TZ。请参阅图3所示的3阶带通滤波器。它有3个谐振器，并在顶部用电感偶合。它一共有6个TZ，其中一个在DC区域，5个在频率为无限大区域。

图4所示为带通滤波器。与前面所介绍的滤波器不同，这个滤波器在一定频率数值存在TZ，也就是说，它有一些TZ，既不在DC区域，也不在频率为无限大的区域。例如，C3与L2在103MHz频率谐振，在通带的上部产生一个凹槽(TZ)。同样，L3与C5在40MHz频率谐振，则在通带的下部产生一个TZ。

在设计普通带通滤波器和用电容器或电感器偶合的谐振滤波器时，通常使用预先设计好的低通滤波器，向带通滤波器转换的方式完成的。这些滤波器在DC区域的TZ数目，和在频率为无限大区域的TZ数目之间存在一定的比例。如果希望在有限频率范围内，在DC区域，或者在频率为无限大的区域内，任意安置TZ，那么在设计这样的滤波器时，就需要采用直接综合技术。■（珍花）