在射频系统中，发射机和接收机都需要选择特定频率的信号进行处理。此时，需要使用过滤电路来过滤其他频率的干扰信号，以获得有用的信号。

根据信号类型，滤波电路可分为数字滤波电路和模拟滤波电路。本文仅介绍模拟滤波电路。
模拟滤波电路分为低通滤波电路（LPF）、高通滤波电路（HPF）、带过滤电路（BPF）带阻滤波电路（BSF）。

描述滤波电路通带输入信号的损失。

描述滤波电路通带 的平坦度。

定义为滤波电路带定义为3dB高端截止频率与低端截止频率之间的差异衰减。

描述了截止频率附近滤波电路响应的陡峭变化。矩形系数越低，滤波电路响应越陡。

通常我们希望滤波电路在阻带有无穷大的衰减，但是实际上滤波电路的衰减量不能是无穷大只能是一个有限的衰减量，所以需要我们自行定义一个阻带抑制参数，通常情况下这个参数设置为60dB。

射频系统中滤波电路的设计主要分为两类。当滤波电路在射频低频段工作时，设计总参数元件；当滤波电路在射频中高频段工作时，需要使用基于分布参数电路来构建滤波电路。

集总参数滤波电路的设计通常是根据一定的设计规则选择合适的电路和元件参数，设计集成低通滤波电路，然后利用电路转换将集成滤波电路转换为低通滤波电路、高通滤波电路、电阻滤波电路。

该电路的频率响应没有波纹，可以同时获得最大光滑和单调响应的良好特性。然而，滤波电路也存在带外衰减缓慢的缺点。
接下来，我们将介绍巴特沃斯滤波电路的设计。
低通滤波电路的电路结构如图3所示.1、3.2所示。

图3.1 元件串联的滤波电路

图3.2 并联的滤波电路首要元件
巴特沃斯低通滤波电路参数如表3-1所示。
表3-1 巴特沃斯滤波电路归一化元件参数

巴特沃兹滤波电路的带外衰减特性如图3所示.3.N表示滤波电路的阶数。

图3.巴特沃兹滤波电路带的外部衰减特性
设计电路时，根据设计要求选择合适阶段的电路，选择合适的滤波电路结构，根据表3-1选择电路中元件的参数，设计合格的滤波电路。
在无线通信系统中，滤波电路的相位通常需要具有线性特性，上述方法不符合这一条件。为了获得线性相位差响应，在设计电路元件参数时，经常参考线性相移的归一化巴特沃兹滤波电路元件设计参数，具体参数值如表3-2所示。
表3-2

其它步骤与之前设计的滤波电路相同。

与巴特沃兹滤波电路相比，切比雪夫滤波电路在带外的频率响应更陡。
在切比雪夫滤波电路的设计中，设计步骤仍然与巴特沃兹滤波电路相同，但电路的组件参数发生了变化。在设计中，只需根据不同电路对应的参数表选择组件参数。

上述滤波电路均为一体化低通滤波电路，信号源内阻为1Ω，截止角频率ωc为1Hz。其信号源内阻通常是50Ω，截止频率也会随要求而变化，滤波电路有很多种（LPF、HPF、BPF、BSF），面对实际应用中的电路，我们需要使用特定的电路转换将一体化滤波电路转换为实际电路。

电路变换包括频率变换和阻抗变换。频率变换就是将归一化电路的截止角频率变换到实际需要的截止角频率，而阻抗变换则是使变换后的滤波电与信号源实际内阻一致。

频率变换：ω=ω0×Ω
其中ω0为实际截止频率，Ω内阻归一化滤波电路ω归一化滤波电路的截止频率
电容电感变换关系：
L’=（1/ω0）× L；
C’=（1/ω0）× C；

频率变换：Ω=ωLPF/ω0；Ω=-ω0/ωHPF；
电容电感变换关系：
使用低通滤波电路中的串联电感L’和C取代了系列电路。
L’=L/(ωu-ωL )；
C’=[(ωu-ωL)/(ω0^2 )]×(1/L);
其中ωu高端截止频率ωL低端截止频率。
使用低通滤波电路中的并联电容CL’和C替换并联电路。
C’=C/(ωu-ωL )；
L’=[(ωu-ωL)/(ω0^2 )] × (1/C);

电容电感变换关系：
使用低通滤波电路中的串联电感L’和C替换并联电路。
C’=[1/(ωu-ωL )] × L；
L’=[(ωu-ωL)/(ω0^2 )] × L;
使用低通滤波电路中的并联电容CL’和C取而代之的是串联电路。
L’=[1/(ωu-ωL )] × (1/C)；
C’=[(ωu-ωL)/(ω0^2 )]×C;

上述变换后，还需要进行阻抗变换，使滤波电路能够与其它阻抗信号源相匹配。
阻抗变换的关系如下：
RG’ = 1 × RG；
L’’ = L × RG；
C’’ = C/RG;
RL’ = RL × RG；
其中RG实际内阻为信号源，RL负载阻抗归一化滤波电路。
通过上述一系列归一化滤波电路的设计步骤和一系列变换，可以获得一个完整的集总参数滤波电路。

1.根据设计要求选择低通滤波电路的结构，并选择低通滤波电路的阶数；
2.根据归一化集总参数元件表确定元件参数；
3.将低通滤波电路转换为设计所需的滤波电路，根据频率变换和电容电感变换关系；
4.将滤波电路的阻抗转换为实际所需电路的阻抗。

随着工作频率的增加，由于原始寄生参数的影响，总参数元件不再适合构建滤波电路。因此，当电路工作频率超过500时MHz之后，不再使用集总参数滤波电路，而是使用分布参数滤波电路。
分布参数滤波电路也基于集总参数滤波电路，用适当的分布参数元件代替集总参数元件，形成适当的分布参数滤波电路。随着滤波电路的发展，许多分布参数滤波电路不再基于集总参数电路，而是直接使用特殊的传输线路来构建电路。

利用一定长度的终端开路或中断短路的无耗传输线等效代替电容或电感。
一段长度为$l$的终端开路的无耗传输线，其特征阻抗为$Z_0$，则其输入端口的等效阻抗。
$$Z_{IN}=\frac{Z_0}{jtan\beta l}=-j{Z}_{0}cot\beta l$$
其中$\beta$为波数$\beta =\frac{2\pi }{\lambda }$。
一段长度为$l$的终端短路的无耗传输线，其特征阻抗为$Z_0$，则其输入端口的等效阻抗。
$$Z_{IN}=j{Z}_{0}tan\beta l$$
当传输线长度$l={\lambda }_0/8$时，构造电容电感的传输线阻抗选择为
$$Z_0=\frac{1}{{\omega }_{0}C}$$
$$Z_0={\omega }_{0}L$$

通常根据Richards变换将集总参数滤波电路中的电感和电容代替为相应特征阻抗的${\lambda }_0/8$传输线，就可以将集总参数滤波电路转换为分布参数滤波电路。其中滤波电路中的串联电感通过串联终端短路的传输线实现；滤波电路中的并联电容通过并联终端开路的传输线实现。但是在实际实现的过程中串联传输线的结构不易实现，所以需要采用一些特殊的规则将原始电路转变为一种便于实现的电路结构。
Kuroda规则就是一种电路变换规则，变换规则如图3.4所示。

图3.4
注：在使用Kuroda规则时需要插入单位元件，将传输线在物理空间上分开，避免传输线之间的电磁耦合和互相干扰。但是也不能影响滤波电路的频率特性，即不能直接将单位元件插入传输线之间，所以只能单位元件插入在信号源和滤波电路、滤波电路和负载之间。

1.根据设计要求选择归一化低通滤波电路的电路参数；
2.使用Richards变换用传输线代替集总参数元件的电容和电感；
3.使用Kuroda规则将不易实现的终端短路传输线转变为易于实现的终端开路传输线；
4.进行阻抗变换得到实际的滤波电路设计；
5.计算微带线的特征阻抗和长度。

本文主要介绍了射频系统中滤波电路的设计方法，滤波电路的设计主要根据电路工作频率的不同分为集总参数和分布参数两种，两种滤波电路的设计方法略有不同。
初次学习，还有很多不足。