腔體濾波器擬合演算法

A. 請教各位大俠關於腔體濾波器設計的問題

1.
腔體濾波器的種類很多，有同軸諧振腔濾波器、帶狀線濾波器、波導濾波器等；
2.
腔體濾波器很多是客戶定製，限定了濾波器的尺寸（長×寬×高）；
3.
首先根據客戶指標，利用濾波器綜合軟體，評估濾波器的級數（即腔體數）、極點數及其位置，排腔等；這就需要折衷考慮損耗餘量、抑制餘量等；此外還需折衷評估規律容量等用戶所提出的一切性能指標，並留出餘量；
4.
其次根據客戶所提出的尺寸和所需的腔體數，扣除壁厚、蓋板厚度及腔體底部厚度，得出最大的單腔尺寸；
5.
標准波導尺寸是各國及國際制定的一種標准，如果可能的話，最好使用最大的波導單腔，Q值較高；但要關注其諧波特性，及要在輸入輸出口轉換成標准波導口（如是同軸介面，可忽略）；
6.
諧振桿和圓盤的尺寸當然可以隨便設置，但最好不要這樣做；理由如下：a.
單同軸諧振腔的功率和Q值折衷後，同軸腔最佳阻抗為74/sqrt(Er)Ohms，於是諧振桿的直徑就基本定了；b.
圓盤的直徑大小是通過電容載入量來決定，電容載入越大，圓盤直徑越大，離頂端的縫隙越小。C.
兼顧成本和可實現性等。

B. FIR濾波器演算法

FIR濾波器（有限長度沖擊響應）是全零點型濾波器，其實現形式如下：
y[n] = a0*x[n] + a1*x[n-1] + ... + a10*x[n-10];
這里 x 是輸入序列，y 是輸出序列。裡面的 a0 到 a10 對應你的11個系數。你要求第500個點對應的輸出，那麼 n 取500，系數應該乘以自輸入點起，最近的11個值，即 x[500],x[499],x[498]...而不是500兩側的11個數。
通過 matlab 的 help 你能得到更全面的解釋。
希望對你有幫助

C. 高通，低通濾波器的q值公式是什麼

濾波器的q值是中心頻率除以帶寬的商。如果是腔體濾波器，鍍銀的諧振腔的q值更高。

D. 求腔體濾波器的原理

腔體濾波器就是採用腔體結構
一個腔體能夠等效成電感並聯電容
這樣就形成一個諧振級
達到濾波功能

E. 請問各位大俠做腔體濾波器的步驟一般是怎麼

1、依據指標模擬出需要的電路級諧振頻率、耦合系數(此步包含是否用交叉耦合)；2、HFSS中模擬出單腔諧振頻率、雙腔耦合系數、埠有載Q值(與1步驟中的數據對應)；3、結合指標尺寸要求，依據1、2步預先畫出CAD圖； 步驟：1 基於給定的設計技術指標設定濾波器參數 2 確定諧振腔的基本物理尺寸 3 計算耦合電容值 4 諧振腔長度校正 5 加工和組裝

F. 低通濾波器的設計和計算

低通濾波器設計原理是：容許低於截止頻率的信號通過， 但高於截止頻率的信號不能通過。

低通濾波器概念有許多不同的形式，包括電子線路（如音頻設備中使用的hiss 濾波器）、平滑數據的數字演算法、音障、圖像模糊處理等等，這兩個工具都通過剔除短期波動、保留長期發展趨勢提供了信號的平滑形式。它信號處理中的作用等同於其它領域如金融領域中移動平均數所起的作用。

計算：低通濾波器允許從直流到某個截止頻率的信號通過。將通用濾波器二階傳遞函數的高通和帶通系數均設為零，即得到一個二階低通濾波器傳遞公式：對於高於f0的頻率，信號按該頻率平方的速率下降。在頻率f0處，阻尼值使輸出信號衰減。

假定設計要求一個截止頻率為10kHz的四階貝塞爾(Bessel) 低通濾波器。每部分的轉降頻率分別為16.13及18.19 kHz，阻尼值分別為1.775及0.821，並且這兩個濾波器分區的高通、帶通和低通系數分別為0、0與1。

(6)腔體濾波器擬合演算法擴展閱讀：

低通濾波器應用實例：

1、一個固體屏障就是一個聲波的低通濾波器。當另外一個房間中播放音樂時，很容易聽到音樂的低音，但是高音部分大部分被過濾掉了。

2、電子低通濾波器用來驅動重低音喇叭（subwoofer）和其它類型的擴音器、並且阻塞它們不能有效傳播的高音節拍。

3、無線電發射機使用低通濾波器阻塞可能引起與其它通信發生干擾的諧波發射。

4、DSL分離器使用低通和高通濾波器分離共享使用雙絞線的DSL和POTS信號。

5、低通濾波器也在如Roland公司這樣的模擬合成器（synthesiser）合成的電子音樂聲音處理中發揮著重要的作用。

G. 什麼是濾波演算法

卡爾曼濾波器（Kalman Filter）是一個最優化自回歸數據處理演算法（optimal recursive data processing algorithm）。對於解決很大部分的問題，他是最優，效率最高甚至是最有用的。他的廣泛應用已經超過30年，包括機器人導航，控制，感測器數據融合甚至在軍事方面的雷達系統以及導彈追蹤等等。近年來更被應用於計算機圖像處理，例如頭臉識別，圖像分割，圖像邊緣檢測等等。

最佳線性濾波理論起源於40年代美國科學家Wiener和前蘇聯科學家Kолмогоров等人的研究工作，後人統稱為維納濾波理論。從理論上說，維納濾波的最大缺點是必須用到無限過去的數據，不適用於實時處理。為了克服這一缺點，60年代Kalman把狀態空間模型引入濾波理論，並導出了一套遞推估計演算法，後人稱之為卡爾曼濾波理論。卡爾曼濾波是以最小均方誤差為估計的最佳准則，來尋求一套遞推估計的演算法，其基本思想是：採用信號與雜訊的狀態空間模型，利用前一時刻地估計值和現時刻的觀測值來更新對狀態變數的估計，求出現時刻的估計值。它適合於實時處理和計算機運算。

現設線性時變系統的離散狀態防城和觀測方程為：

X(k) = F(k,k-1)·X(k-1)+T(k,k-1)·U(k-1)

Y(k) = H(k)·X(k)+N(k)

其中

X(k)和Y(k)分別是k時刻的狀態矢量和觀測矢量

F(k,k-1)為狀態轉移矩陣

U(k)為k時刻動態雜訊

T(k,k-1)為系統控制矩陣

H(k)為k時刻觀測矩陣

N(k)為k時刻觀測雜訊

則卡爾曼濾波的演算法流程為：

預估計X(k)^= F(k,k-1)·X(k-1)

計算預估計協方差矩陣
C(k)^=F(k,k-1)×C(k)×F(k,k-1)'+T(k,k-1)×Q(k)×T(k,k-1)'
Q(k) = U(k)×U(k)'

計算卡爾曼增益矩陣
K(k) = C(k)^×H(k)'×[H(k)×C(k)^×H(k)'+R(k)]^(-1)
R(k) = N(k)×N(k)'

更新估計
X(k)~=X(k)^+K(k)×[Y(k)-H(k)×X(k)^]

計算更新後估計協防差矩陣
C(k)~ = [I-K(k)×H(k)]×C(k)^×[I-K(k)×H(k)]'+K(k)×R(k)×K(k)'

X(k+1) = X(k)~
C(k+1) = C(k)~

H. 怎樣通過濾波器S參數的波形判斷其耦合是過大還是過小

如果駐波無法調得更好且同時帶寬不夠或剛好 則是輸入耦合弱了輸入耦全強了的話 駐波是可以調下去的 但是可能曲線中極點分布不均勻 或是極點數與腔數不一致（當然腔數太多的濾波器想要把所有極點都調出來是比較難的了 我說的是腔少的情況）

I. 在濾波器設計中，如定K型歸一化設計，若不知道特徵阻抗，這特徵阻抗如何計算

在實際濾波器的設計中與理論差距還是很大的，理論中的特徵阻抗的計算都是一些比較規則的模型，比如同軸線，矩形腔等，這些特徵阻抗的計算是有特定的公式的，相關的理論書籍上都有詳細的計算公式，但是我們實際設計中的腔體的特徵阻抗我們是無法理論計算出來的，都是些不規則形狀，計算非常麻煩！
一般設計濾波器都是藉助模擬軟體的，希望對你有所幫組！

J. 求RC有源濾波器設計（100分，滿意另加分）

[原文]
濾波器的輸入輸出之比為增益...其功能是讓一定頻率范圍內的信號通過抑制或急劇衰減比頻率范圍以外的信號。由對頻率范圍選擇的不同，可分為低通、高通、帶通、帶阻四種。
一般來說，濾波器的階數n越高，幅頻特性的速率越快，但RC 網路的節數越多，元件參數計算越繁瑣，電路調試越困難。雖然如此，因此任何高階的濾波器可均可以用較低階的濾波器級聯實現。