滤波器在电子系统的作用与设计
目录
第一章：绪论
1．1：电子系统的概述
1．2：电子线路的分类
1．3：滤波电路在通信中的应用及发展前景
1．3．1：滤波电路的工作原理
1．3．2：滤波电路在通信领域的应用及前景
1．4：什么是EMC
第二章：滤波器的举例
2．1：电容滤波电路
2．2：电感滤波电路
2．3：电源电路工作原理
2．4：滤波器电源电路中的作用
第三章：滤波器在接收机中的应用
3．1：接收机原理
3．1．1：接收机基本组成
3．1．2：超外差一次变频接收机
3．1．3：超外差二次变频接收机
3．1．4：超外差数字接收机
3．1．5：零中频接收机
3．1．6：数字中频接收机
第四章：滤波器在发送机中的应用
4．1：无线电发送机的组成
4．1．1：模拟通信发射系统
4．1．2：数字通信发射系统
第五章：滤波器的系统设计
5．1：设计思想与步骤
5．1．1：产品功能
5．1．2：功能论思想及方法
5．1．3：功能价值分析
5．1．4：人性化设计
5．2；系统化的设计
5．2．1：系统化的设计观
5．2．2：系统论方法
5．3：开关电容滤波器设计
5．3．1：根据需求画出原理图
5．3．2：分析原理图
参考文献：
第一章：绪论
因为物理学在现今社会取得了很大突破，电子技术在于20世纪取得了惊人的进步，特别是在最近这几十年，微电子方面和其他高科技有了火箭似的发展，使在很多领域发生了令人瞩目的变革。
现在我们要对电子系统中的滤波器进行它的分析、讨论。使我们能够真正的掌握滤波器的使用与设计。使我们在以后的工作能够灵活的运用，让技术去改变未来。
1．1电子系统的概述
电子系统
所谓电子系统，通常是指由若干相互联接，相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。由于大规模集成电路和模拟、数字混合集成电路的大量出现，在单个芯片上可能集成许多不同类别的电路，从而自成一个系统。例如，目前有很多单个的芯片构成的数据采集系统产品，芯片内部包含了多路模拟开关，可编程放大电路，取样、保持电路、数字信号传输电路等多种电路，并且以相互联接的方式集成在一个模块上，并且可以把这个模块看成是一个黑盒子，不必研究其内部结构，把它看成一个功能块来使用。
在许多情况下，电子系统必须与其它物理系统相结合起来才能够构成一个实用的，有实际意义的系统。例如，常见的VCD 系统，在光盘记录的是声音和图像信号，是通过激光传感器系统转化电信号的，而光盘的同步旋转和激光探头和移动是通过电子系统控制的精密机
械系统的实现。但是，无论在单片机中还是在某个电源系统中，或者在一个实用的以经实现用在实际当中的电路系统中，电源的稳定性都是一个非常重要的参数，至于要怎样才能使电压、电流稳定我们将在后面介绍用滤波器来进行一系列的工作。
1．2电子线路的分类
在电子系统中，我们可以把电子系统分为模拟电子电路和数字电子路。
模拟信号是指：在时间上和幅度上是连续的，在一定动态范围内可能取得任意值，从宏观上说，我们周围的世界大多数物理量都是时间连续，数值连续的变量。进而我们把处理这些模拟信号的电子电路称为模拟电路。如图所示。
在电子技术领域里，为了便于存储，分析和传输，常将模拟信号进行编码，即把它转换为数字信号，利用数字逻辑这一强有力的工具来分析和设计复杂的数字电路或数字系统，为信号的存储，分析和传输创造硬件环境。
数字电路是指：用二进制数来量化连续变化的模拟信号。数字信号在时间和数值上是离散的，常用数字0或1
来表示。如图所示
1．3滤波电路在通信中的发展前景及应用
1．3．1：滤波电路的工作原理
所谓滤波电路就是指，将电容，电感，电阻等一些元器件通过某种特殊方式将它们连接起来，使电路能够执行在设计者们所要求的范围内，对外来信号进行滤波，即滤除噪声和干扰，只使有用信号得到传输。滤波电路的一般结构如图所示。
因为电抗元件在电路中有储能的作用，并联的电容器C 在电源供给的电压升高，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使出的电压比较平滑，即容具有平波的作用，与负载串联电感时，而当电源的电流增加时，它能把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载的电流比较平滑，即电感L 也有平波的作用。至于怎样用电感，电容等元件来实现我们将在以后讨。 滤波技术是抑制干扰的一种较为有效的措施，尤其是在对付开关电源信号的传导干扰和某些辐射干扰方面，具有明显的效果。任何电源在线传导干扰信号，均可用差模和共模干扰信号来表示。差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地(机壳) 之间传
输，属于非对称性干扰。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、
所造成的干扰较小，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。因此，欲削弱传导干扰，把EMI 信号控制在有关EMC 标准规定的极限电平以下。
除抑制干扰源以外，最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装EMI 滤波器。一般设备的工作频率约为10～50 kHz。EMC 很多标准规定的传导干扰电平的极限值都是从10 kHz算起。对开关电源产生的高频段EMI 信号，只要选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的EMI 滤波器，就不难满足符合EMC 标准的滤波效果。
1．3．2：滤波电路在通信领域的应用及前景
滤波电路在通信领域的应用是非常广泛的，例如，当我们用手机接收电话时，收到的信号是非常微弱的，首先要经过的就是高频头，高频头的主要作用就是对来的信号进行放大，然后再滤除那些不要的信号，如果这里不用滤波器滤除那些噪声和干扰话，那么接收器收到的信号经转换成用户所听到的信号时，用户是不容易听清楚的，而且对人的危害也是特别大的，特别是在卫星通信里面最能够表现出来。应为卫星是远离大气层以外的，经过长距离的传输，衰减是特别大的，那时候接收到的有用信号和无用信号是差不多的很相近，只有经放大以后把那些无用信号滤除掉才能真正得到有用信号。
在当今的通信世界里，滤波器的性能变得越来越重要了，它性能的好坏直接影响了通信器件的好坏，在以后的道路上，滤波器将走向性能更优化，体积更小化，可变化，多样化。使之更能满足人们，社会的
要求。
1．4：什么是EMC
EMC （Electro Magnetic Compatibility ）中文意思是电和磁的兼容能力的意思又叫电磁兼容：指的是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。EMC 是评价产品质量的一个重要指标。EMC 分为电磁干扰(EMI) 和电磁抗扰度(EMS)
目前，世界上很多国家对于电子信息产品的EMI/EMS均有严格的管制措施，如美国FCC 、欧盟的CE 、日本的VCCI 及电气用品取缔法，大洋洲的SMA ，加拿大、韩国等国家均有专司EMI/EMS的管制法规条文，对于销往这些国家或地区的产品都须先经过测试合格，方可合法的运送及销售。
电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计，使之成为符合各国或地区电磁兼容性EMC 标准的产品。电磁干扰一般分为两种，传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰) 到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰) 到另一个电网络。
E M C设计为了使设备或系统达到电磁兼容状态，通常应用印制电路板设计、屏蔽机箱、电源线滤波、信号线滤波、接地和电缆设计等技术。防止电子设备产生干扰最好的方法是，采用金属机壳对电磁场进行屏蔽，以及对电源输入电路进行隔离。并且还要对变压器也进行
静电感应和磁感应屏蔽。在塑料机壳内表面喷涂导电材料也是一种对电磁屏蔽很有效的方法，比如，在塑料机壳内表面喷涂石墨，对超高频电磁屏蔽效果就非常好，因为石墨既导电又有电阻，是吸收电磁波的良好材料，它不容易对电磁波产生反射，并对电磁波产生衰减作用。如果只从屏蔽效果来比较，石墨对电磁场屏蔽的效果的确不如导电良好的金属，但金属屏蔽也有缺点，它最大的缺点就是产生电磁波反射，并使电磁反射波相互迭加，严重时会产生电磁振荡。当被屏蔽干扰信号的波长正好与金属机壳的某个尺寸接近的时候，金属机壳很容易变成一个大谐振腔。当某一干扰信号频率正好在谐振腔中产生谐振的时候，电磁波反而会被加强。被加强的干扰信号，一方面会破坏设备自身的正常工作；另一方面干扰信号也会从金属机壳的裂缝逃逸出去，产生辐
射干扰。任何直接穿透屏蔽体的导线都会造成屏蔽体的失效。在实际中，很多屏蔽严密的机箱(机柜) 就是由于有导体直接穿过屏蔽箱而导致电磁兼容试验失败。判断这种问题的方法是将设备上在试验中没有必要连接的电缆拔下，如果电磁兼容问题消失，说明电缆是导致问题的因素。解决这个问题的有效方法之一是在电缆的端口处使用滤波器，滤除电缆上不必要的频率成分，减小电缆产生的电磁辐射，也防止电缆上感应到的环境噪声传进设备内。
第二章：滤波器举例
2．1：电容滤波器
我们都知道电容具有隔直流，通交流，通高频阻低频的作用，现在我们将介绍它在电路中的具体作用及应用方法。下面通过例子来说明：如下图1的示，为单我们相桥式整流滤波电路。在分析电容滤波电路时，要特别注意电容两端电压V c 对整流元件导电的影响，整流元件只有受正向电压作用时才导通，否则就会截止。
因为二极管单向导电性，当负载RL 没有未接入（假如有个开关S ，是断开的）时的情况：设电容两端初始电压为零，那么当接入交流电源后，当次级电压V 2为正半周时，V 2通过D1、D3向电容C 充电；V 2为负半周时，经D2、D4，向电容C 充电。充电时间常数为
Ｔc=RintC
其中Rint 包括变压器的副绕组的直流电阻和二极管D 的正向电阻。由于Rint 一般很小，电容器很快就充电到交流电压V 2的最大值1。414V2。由于电容无放电回路，故输出电压保持在1。414V2，输出为一个恒定的直流，如图2所示
接入负载RL 后即开关闭合，的情况：设电压副边线圈的电压V 2从0开始上升即正半周开始时接入负载RL 由于电容在未接入前充了电，故刚接入负载RL 时V 2〈VC ，二极管受反向电压而截止，电容C 经RL 放电，放电时间常数为T d=RLC因T d 一般较大，故电容两端的电压按指数规律下降，如图2所示，其电压V L=V c 。交流电压V 2按正弦规律上升。当V 2〉V C 时，二极管D1、D2正向导通，此时V 2经二极管D1、D3向电容充电（接入负载时充电时间常数Ｔc=（RLIIRint ）C =RintC ）, 同时向负载RL 提供电流如图2所标，V C 随着交流电压V 2升高到达接近最大值1。414V2。然后V 2又按正弦规律下降。当V 2〈VC 时，二极管反向电压作用而截止，电容C 又经RL 放电，。电容器C 如此周而复始的进行充放电，负载上便近似得到的电压V C=V L ，使负载电压的波动大大减小。
从上面分析我们可知，1）电流的有效值和平均值跟波形有关，在
平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大，在纯电阻负载时，变压器副边电流的有效值I2=1.11IL,而有电容滤波,I2=(1.5--2)IL。
2）负载平均电压VL 升高，纹波（交流成分）越小，且RLC 越大电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。
3）负载直流电压随负载电流增加而减小。
总之，电容滤波电路简单，负载直流电压较高，波纹也较小，它的缺点就是输出特性较差，只能适用于负载电压较高的，负载变动不大的场合。
2.2:电感滤波电路
前面介绍了电容滤波电路，现在来了解一下电感滤波电路，在桥式整流滤波电路和负载电阻RL 之间串入一个电感器L ，如图3所示。利用电感的储能做用可以减小输出电压的波纹，从而得到比较平滑的的直流。当忽略电感器L 的电阻时，负载上输出的平均电压和纯电阻（不加负载）负载相同，即VL=0.9V2.
电感滤波的特点是，整流管的导电角较大，（电感L 的反电势使整流管导电角增大），峰值电流很小，输出特性比较平坦。但其缺点是：由于铁心的存在，所以笨重，体积大，易于引起电磁干扰。只适合用于低电压，高电流的场合。
2.3电源电路工作原理
在电子电路中，
小功率稳压
4所示：
电源变压器是将220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电
路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还的一定的电网电压波动，和负载、温度的变化而变化。因而在整流，滤波后还需接稳压电路，稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出电压的稳定。由于我们现在主要谈的是滤波器，则稳压电路就不在详细讨论。
2．4滤波器在电源电路中的作用
干扰滤波在EMC 设计中作用概括地说，滤波器的作用是仅允许工作必需的信号频率通过，而对工作不必需的信号频率有很大的衰减作用，这样就使产生干扰的机会减少。从电磁兼容的角度考虑，电源线也是一个穿过机箱的导体，它对设备电磁兼容性的影响与信号线是相同的，因此电源线上必须安装滤波器。特别是近年来开关电源广泛应用，开关电源的特征除了体积小，效率高，稳压范围宽外，强烈的电磁干扰发射也是一大特征，电源线上如果不安装滤波器，不可能满足电磁兼容的要求，安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤波器
第三章： 滤波器在接收机中的运用
近年来几家半导体厂家推出了一些用于遥控和数据传输的VHF/UHF频段单片接收机，小小的芯片和少量的外围元件就可以获得相当高的灵敏度，有些芯片根据国外的频率分配，配合微功率发射设备工作在433MHz 。
引言
一百年前意大利人马可尼和俄罗斯人波波夫发明无线电的时候，他们的接收机利用简单的金属粉末检波器直接将天线接收到的射频信号的幅度检测出来，转换成直流或者低频信号。由于检波器等解调电路要求输入信号达到一定幅度才能正常工作，所以这种射频信号不经放大就进行解调的直接解调式接收机灵敏度很低，只能接收近处的强信号。
1906年人类制成了第一只三极电子管，1947年又制成了第一只晶体管，这些器件都可以放大电信号。利用这些放大器件，人们制成了先将天线收到的微弱射频信号加以放大，再进行解调的无线电接收机。这种带有射频放大级的直接放大式接收机的灵敏度有了显著提高。为了得到足够高的灵敏度，有的收音机具有两级或更多级的射频放大器，20年代的商品收音机就经常采用这种方式。
早期的电子管很昂贵。为了使用较少的电子管得到较高的射频信号放大量，人们发明了再生式收信机，把射频放大器输出信号的一部分有控制地正反馈到输入端。当需要接收调幅话音或乐音信号时，把正反馈量调整到将要自激振荡、但还没有起振的临界点；当需要接收等幅电报信号时，把正反馈量调整到刚刚起振的一点，使本机振荡和外来信号形成差拍。借助于适当的正反馈，信号在放大器件中反复得到放大，使简单的接收机也可以获得较高的灵敏度。30年代到40年代初期许多商品收音机和收报机就是再生式的。遗憾的是，接收频率、电源电压、天线位置等条件发生变化都会影响再生式接收机的临界振荡点，因此需要经常调整反馈量以保持最佳工作点。接收机除了调谐、
音量旋钮外还必须设一个再生调整旋钮，使用起来需要反复调节，很不方便。一旦反馈工作点调得不适合，产生的自激振荡还会从天辐射出去，造成干扰。
为了解决再生式接收机需要不断调整的麻烦，人们又发明了超再生式接收机，就是在再生式接收机的基础上增加一个淬熄电路，一方面使正反馈量加大到足以自激振荡的程度，另一方面给器件加上一个超音频的偏置，使放大器的工作点不断在自激振荡和截止关断之间切换，这样电路由于较强的正反馈而具有很强的放大作用，但又没有完全进入自激振荡状态，其平均工作点受到输入射频信号的控制。只要工作点的变化速度在超音频范围，不会影响人耳对音频信号的分辨。这种超再生接收机只要一级射频电路就可以得到很高的灵敏度，不但可以接收调幅信号，也可以接收调频信号。超再生接收方式常见用于早期的超短波接收机。例如志愿军在朝鲜战场使用的702型超短波步谈机的接收部分就是用一只射频放大电子管构成的超再生电路，后面加一级音频放大。五十年代我国广播爱好者制作的早期电视伴音接收机，无线电遥控爱好者制作的遥控接收机，以及一些廉价玩具对讲机，很多都是超再生式的。超外差式接收机成为40年代末商品广播及通信接收机的主流。超外差接收机通过一次（或多次）变频电路将射频信号的频率变换成另一个（或多个）中间频率。由于射频信号的总放大量被分配在射频和中频的不同频率的电路中，最终的输出信号即使寄生耦合到最前级的输入端也不致引起自激寄生振荡，大大提高了接收机可以稳定工作的灵敏度。同时，固定的中间频率也简化了各级调
谐电路之间的统调，采用适当的中频和谐振回路可以大大改善接收机的选择性。超外差式接收机至今仍是中波、短波和超短波接收机的主要型式。从电影《永不消逝的电波》中的李侠以及《英雄儿女》中王成所使用的电台的接收机，到今天的商品电视机、对讲机和绝大部份广播收音机和专业通信接收机，基本上都是超外差式的。
超外差接收机虽然在灵敏度和选择性方面都有较高的性能，但是它的电路结构比较复杂，尤其是变频过程中会发生镜频干扰、本振谐波寄生响应以及其它的互调干扰，为了消除它们，需要插入各种适当的滤波器。所以滤波器在超外差接收机里面是很有必要的。
3．1：接收机原理
3．1．1接收电路的基本组成
在移动通信设备常采用超外差变频接收机。这是因为天线感应接 到的信号十分微弱，而鉴频器要求的输入信号电平较高而且稳定。放大器的总增益一般需在120dB 以上。这么大的放大量，要用多级调谐放大器且要稳定，实际上是很难办得到的。另外高频选频放大器的通带宽度太宽，当频率改变时，多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐，这也是难以做到的。超外差接收机则没有这种问题，它将接收到的射频信号转换成固定的中频，其主要增益来自于稳定的中频放大器。
接收机的主要任务就是将已调的微弱信号从干扰和噪声中选择分离出来，并进行放大和解调，最终将原调制信号进行不失真的还原。
3．1．2 超外差一次变频接收机
接收机射频电路中只有一个混频电路的称作超外差一次变频接收机。超外差一次变频接收机的原理方框图如图4-1所示。它包括天线电路(ANT)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、中频放大器(IF Amplifier) 和解调电路(Demodulator)等。摩托罗拉手机接收电路基本上都采用以上电路。超外差一次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935,--960MHz 或DCSl800频段1805---1880MHz) 不断变频，经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大，放大后的信号再经射频滤波器后，被送到混频器。在混频器中，射频信号与接收VCO 信号进行混频，得到接收中频信号。中频信号经中频放大后，在中频处理模块内进行RXI ／Q 解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO 。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz 的RXI ／Q 信号。
3．1．3超外差二次变频接收机
若接收机射频电路中有两个混频电路，则该机是超外差二次变频接收机。超外差二次变频接收机的方框图：如图所示。与一次变频接收机相比，二次变频接收机多了一个混频器和一个VCO ，这个VCO 在一些电路中被叫作IFVCO 或VHFVCO 。诺基亚手机、爱立信手机、三星、松下和西门子等手机的接收电路大多数属于这种电路结构。
在图4—1和图4-2中，解调电路部分也有VCO ，应注意的是，该处的VCO 信号是用于解调，作参考信号而且该VCO 信号通常来自两种方式：一是来自基准频率信号13MHz ，另一种是来自专门的中频VCO 。
超外差二次变频接收机工作过程是：天线感应到的无线蜂窝信号(GSM900频段935~960MHz或DCSl800频段1805—1880MHz) 经天线电路和射频滤波器进入接收电路。接收到的信号首先由低噪声放大器进行放大放大后的信号再经射频滤波后被送到第一混频器。在第一混频器中，射频信号接收VCO 信号进行混频，得到接收第一中频信号。第一中频信号与接收第二本机振荡信号混频，得到接收第二中频。接收第二本机振荡来自VHFVCO 电路。接收第二中频信号经二中频
放大后，在中频处理模块内进行RXI ／Q 解调，解调所用的参考信号来自接收中频VCO 。该信号首先在中频处理电路中被分频，然后与接收中频信号进行混频，得到67.707kHz 的RXI ／Q 信号。
3．1．4超外差数字接收机
图为二次变频的超外差数字接收机的结构框图。图中低噪声放大器（LNA ）前的射频滤波器（RPF ）用来抑制带外干扰和镜像干扰。本振为可调振荡器，它通过混频器1将射频己调信号变为中频己调波，实现频谱的搬移，中频滤波器用来选出中频信号，进一步抑制带外干扰，同时降低后面各模块对动态范围的要求。第二次变频器，采用正交结构，输出的I/O信号将使数字信号处理变得容易。
3．1．5 零中频接收机
应用集成芯片设计接收机时，总希望元件越少越好，于是就有了零中频接收机体系结构的出现。如图所示，为接收机的系统框图。从图
中可以看出，它的结构比超外差式大大减化，仅包括射频滤波器（RPF ）、低噪声放大器（LNA ）、本振锁相环、下变频器和片上滤波器（LPF ）等，两个ADC 输出也分别为正交的I/O信号。
由于该方案只进行了一次变频（下变频），因此片外元件大大减小，更便于系统集成。但不足之处，由于在下变频之前没有加滤波器，要为了减小互调干扰的话，就必须要求混频器具有较高的线性，要使混频器具有较高的线性又给设计带来了很大的难度。
3．1．6数字中频接收机
随着微电子技术的迅速发展，目前已能在数字域实现混频和滤波功能。这样，综合应用上述方案，就构成了数字中频接收机体系结构，如图所示。由图可知，数字中频接收机使用了避免I/O之间的不平衡，实现了非常好的镜像干扰抑制效果。为了降低系统对ADC 性能要求，采用了£--△带通滤波器。£--△带通滤波器能同时实现采样和滤波功能使得变频器M2和LPF 得以在数字域中实现，即数字中频。
数字中频接收机更便于集成，这是当前数字通信机集成化和软件无线电研究的热门课题之一。目前上述各种体系的ASIC 已相继推出产品。例如MAXIIN 公司的MAX2422就是一个从射频到中频的收发系统，
若的面再接一个MAX2450中频到正交I/O的收发系统，就构成了一个完整的超外差体系结构的收发系统。
第四章：滤波器在发射机中的应用
4．1无线电发射机的组成
发射机的任务是将要传送的调制信号转换为大功率的高频已调波，然后通过天线发射出去，因此，发射机需要包含基带电路、调制电路、功率放大电路以及天线等部分。模拟通信与数字通信在发射机的构造上有一定的不同。
4．1．1 模拟通信发射系统
模拟通信中发射机按结构可分成两大类，直接调制发射系统和间接调制发射系统。下图为典型的直接调制发射系统，方框图中的调制部分的位置与所采用的调制方式有关，通常调幅在靠后部分（末级或末前级）进行，而调频则在前级（主振或靠近主振）进行。为了不失真，高效地发射已调信号，不同调制系统对其功放的要求也不一样，对于调幅系统，由于被放大信号的包络是变化的，因此功放必须采用线性功率放大器，否则将产生非线性失真；而对于调制系统，由于是恒包
络信号放大，因此功放可以采用效率较高的非线性放大器。
下图为间接调制发射系统方框图，图中基带信号经调制后产生的中频信号并不在射频频率上，而要经过混频后，将已调信号的频谱搬移到射频上，再经过放大滤波后发射出去。一个较为完整的间接调制发射系统应包括信源、基带电路、调制（调频或调幅或调相）、第一本机振荡器、中频放大器、混频电路（上变频器）、第二本机振荡、滤波匹配网络、功放激励电路、匹配网络、末级功放、匹配网络及天线、本图为简化，在上变频后只画了功放和匹配网络。随着集成IC 技术的迅速发展，目前在中频放大（IFA ）之前的所有功能块都有了ASIC 产品，而二本振和上变频电路也有ASIC 产品。
4．1．2 数字通信发射系统
数字通信中的发射系统实际上是一个数模混合系统。如下图所示，与模拟通信发射系统不同的是，模拟信源要先经过DSP 进行数字化处理，产生数字基带I/O信号，然后通过调制合成为模拟中频以调信号，中频放大以后的部分则完全与模拟通信发射机结构一致。射频本机振荡器械通常为数字频率合成器。其中，数字信号处理（DSP ）部分的知识就不再讨论。
第五章：滤波器的系统设计
5．1：设计思想与步骤
5．1．1产品功能
产品的使用价值是通过功能来实现的，功能是产品的基本属性。产品的功能主要包括实用功能、审美功能两个方面的内容。产品的实用功能主要是以作为人们为达到某一目的的工具的方式体现的，比如，汽车是人的代步工具，生产设备是制造物品的工具，显示器是人机交流的工具，座椅是休息的工具等。一般来说，除了一部分以工业化手
段批量生产的、纯粹为满足审美的工艺品外，所有工业化批量生产的产品都具备一定程度上的实用功能，这是产品的一项基本属性。 产品的审美功能主要是指产品通过造型、色彩、材料、肌理所体现的美给人带来心情的愉悦和情感的满足。审美功能明显地受不同社会因素的影响，不同文化、信仰，不同阶层、职业，人们会有不同的审美情趣，审美功能也随时间的推移而发生变化。在现代信息社会，由于人们生活节奏的加快，心理压力的增大，使得人们对于产品审美功能的需求大幅度增加，如何能让产品给消费者带来更多美的体验和情感的慰藉，是目前产品设计中比较重要的一个课题。
除实用功能和审美功能之外，产品还可能具备象征功能、环境功能或社会功能等方面的功能。
一件产品的功能一般来说并不是单一的，它可能同时具备多种实用功能和一定的审美功能。在产品设计过程中，合理安排产品的功能以及各功能之间的关系是其中关键的一环。
5．1．2功能论思想及方法
功能论思想的实质是把设计对象视为一个技术系统，用抽象的方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能（分功能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径。
在产品设计中对功能论思想和方法的应用是从对设计对象的总功能的认识开始的，首先要明确产品计划所提出的设计目标；其次，把产
品的总功能分解为若干分功能，有的分功能还可进 一步分解，直至分解到各分功能都可以容易地以某种技术途径实现，这些功能之间按照一定的逻辑关系连接起来以满足总功能的要求，这就形成了所谓的功能结构或功能系统。
分析各分功能及实现途径，会得到多种功能组合和实现功能的技术途径的组合，通过可行性、相容性以及技术经济标准的分析评价，加上有经验的设计师的直觉判断，可以从众多可行的方案中挑选出几种比较好的方案进行深入探讨和优化。功能论方法的应用，一方面可以在较大的范围内进行方案的组合、比较和优化；另一方面，可以帮助设计师克服成见和惯例的约束，冲破已有的设计的框框，更好地发挥创造力，做出单靠直觉和经验得不到的好的设计。
功能论的设计方法一般分为功能定义、功能分类和功能整理三个步骤。
１. 功能定义
功能定义，就是给设计对象及其组成部分的各功能项下定义，以限定每一项功能的内容，明确其本质。
２. 功能分类
在实际设计项目中，许多设计对象都具备很多种功能，这时，为了更好地分析设计对象，有必要确定各功能的性质及其重要程度。
功能按性质的不同可以分为实用功能、审美功能、象征功能、社会功能、环境功能等；按重要程度可以分为基本功能和辅助功能，按对消费者而言的必要性可以分为必要功能和不必要功能。基本功能是指为达到设计对象的目的，发挥设计对象的效用所必不可少的功能，基本功能不同，设计对象的用途也就不同。辅助功能是为了更好地实现基本功能而添加的功能，它的作用对于基本功能来说是次要的、辅助性的。
３. 功能整理
所谓功能整理，是指用系统的思想，分析功能之间的内在联系，按照功能的逻辑体系编制功能关系图，即功能关联树图。
功能论思想及方法对产品设计的重要意义表现在以下几个方面：
1. 确定了产品的功能问题在设计分析中的核心地位，设计构思以产品的功能系统为主线。
2. 通过理性、直观的功能系统分析，帮助设计师克服思维定势和传统观念束缚，得到全新的设计思路。
3. 通过产品功能分析，及时准确地发现和排除产品的不必要功能，降低产品成本，经济地实现产品的价值。
4. 以功能为中心的设计方法有助于实现产品良好的实用性和可靠性。
5. 依靠功能分解认识功能与造型单元的关系，提供了一种思考产品造型单元组合方案的新思路。
6. 用系统化的思想为指导，提高了产品开发设计的效率，降低了开发成本。
5．1．3、功能价值分析
功能价值分析的主要内容是研究功能与成本之间的关系，寻求功能与成本之间最佳的对应配比，以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益和社会效益。在产品设计中，常借助于功能价值分析的方法，来分析如何以最少的成本实现产品的功能。
5．1．4、人性化设计
人性化设计的实质就是在考虑设计问题时以人为中心来展开设计思考。 以人为中心不是片面地考虑个体的人, 而是综合考虑群体的人、社会的人, 考虑群体的局部与社会的整体结合, 考虑社会的发展与更为长远的人类生存环境的和谐与统一, 因此人性化设计应该是站在人性的高度上把握设计方向, 以综合协调产品开发所涉及的深层次问题。在工业化发展的一个漫长时期内, 人们曾忽略了在产品“物”的形态里还包含与人的生理、心理密切相关的多种因素, 致使许多工业产品在设计中出现了种种不利于人的弊端, 不久便被淘汰。于是致力于改善这种状况的人性化设计, 伴随着人机工程学和设计美学的发展而成为当今最重要的设计观念。
科技的发展带动了人类情感的变化，引起了价值观念的转变。它既体现在人对产品的功能、形态、操作等要求与人保持亲和，又对规模化生产出的“均质性”产品很难体现个性的差异和自我存在的意识表现出逆反心理。因此，关注人类情感、尊重人类个性的人性化设计成为工业设计的时尚，受到普遍欢迎。时代要求工业设计师在高科技、快节奏的竞争中为人们创造出更多物质财富的同时，给人以更多的亲情、自然与温馨。
人性化设计思想认为，设计的最终目的是使产品更好地为人所用，它是人为实现自身目的而使用的手段和方式，人是设计的根本和出发点。因此，设计必须以社会价值相联系，与人的需求相联系，而不能仅着眼于产品的物质结构。人性化设计以人为设计的中心，对工业机械或产品从使用、操作、安全、可靠、环境、心理感受等方面进行整体考虑和构思，并对人的生理、心理因素做科学的定性与定量分析和研究，从而提出人与产品、机器协调设计的理论依据。
人性化设计要求设计要尊重人的价值，要首先以满足人的需求为目的。人的需求是多方面的，在基本物质生活需求满足以后，高一级的精神需求就成为主要的需求，而不管是物质的还是精神的需求都是以将二者相统一的产品的形式来体现的。
5。2系统化设计
5． 2。1系统化的设计观
系统观产生于自20世纪40年代以来逐步形成和完善起来的系统论、信息论和控制论等系统科学理论，它的主要观点是认为应将研究对象放在系统中加以研究和认识。系统观作为一种新的思维方法，给整个设计科学提供了新思路、新观点。当前市场环境的变化，消费者价值取向和审美取向的多元化，使影响设计的因素更为复杂，设计师单靠直觉和经验已经不能准确地把握设计的方向，借助于系统化的设计观，设计师可以较为全面和准确地把握设计对象和设计目标，可以提高产品设计开发的质量和效率。
系统观要求从系统的观点出发，始终着重于从整体与部分之间，整体对象与外部环境之间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考查对象，以求最优地处理和解决问题。系统化的设计观，其核心是把产品设计的设计对象以及产品设计过程中的相关问题，如“人——机——环境”系统诸要素、产品的各项功能、设计的程序和管理等，视为系统，然后用系统论的分析方法加以处理和解决。 在产品与外部世界关系的认识中，系统化设计观认为产品设计的研究对象是“人——机——环境”系统，人、产品、环境是构成这个系统的三大要素。各要素之间存在着互相制约和互相协同的关系，整个系统的性能不同于各要素性能的简单相加。人、产品、环境又构成了各自的系统，各有自己的有机组成成分。所以，以系统观点来考虑“人——产品——环境”系统时，必须从系统的整体出发，从整体上去分析各个系统性能及相互关系，再通过对各部分相互作用和联系的分析
来达到对整体的认识。人、产品、环境系统是一个动态开放的系统，不仅各子系统之间存在着物质、信息的交换和流通，而且作为一个整体，它还处于社会系统的影响之下。社会的种种因素也制约着系统中各个要素及相互关系。
在产品内部，一个产品的设计，涉及到功能、经济性和审美价值等很多方面，采用系统化的设计观进行产品设计，可以把与产品相关的诸要素的层次关系及相互联系了解清楚，发现问题，解决问题，按预定的系统目标综合整理出对设计问题的解答。
新产品开发过程的系统化原则，主要是指协调整个设计活动的各个环节，从设计到生产，从选料到规范，多层次多方位地构建起一个统一有序的结构，提高产品开发的效率。
5． 2。2系统论方法
系统分析和系统综合，是系统论的基本方法。系统分析就是为使设计问题的构成要素和有关因素能够清晰地显现而对系统的结构和层次关系进行分解，从而明确系统的特点，取得必要的设计信息和线索。系统综合是根据系统分析的结果，经评价、整理、改善后，决定事物的构成和特点，确定设计对象的基本方面。此时应尽可能地做出多种综合方案，并按一定的标准和方法加以评价、择优，选出最佳的方案。
图所示为系统分析和系统综合的示意图。
图系统分析和系统综合的程序
在产品设计中，系统分析和系统综合要把握好以下几个原则：
1. 把内部和外部的各种影响因素结合起来进行综合分析。
2. 把局部效益与整体效益结合起来考虑，最终追求最佳的整体效益。
3. 依据目标的性质和特性，采取相应的定量或定性的分析方法。
4. 遵循系统与子系统或构成要素间协调性的原则，使总体效果最佳。
5. 从实际出发，对客观情况进行周密的调查，考虑各种因素，准确反映客观现实。
5．3开关电容波器设计
5．3．1：根据需求画出原理图；
下面为所画的电路图：
5．3．2： 分析原理图：
图中T1，T2用一个不重叠的两相时钟脉冲来驱动，假定时钟频率fc （=1/Tc）远高于信号频率。那么在￠1为高电平
通T2截止，这时C1与输入信号v1相连并充电，即有
时，T1导
q c1=c 1V 1
而在￠2为高电平时T1截止T2导通。于是，c1转接到运放的输入端，此时c1充电，所充电荷qc1传输到c2上。 由此可见，在每一时钟周期Tc 内，从信号源中提取的电荷q c1=c1V 1供给了积分电容器c2因此，在节点1，2之间流过的平均电流为
i av =c1V 1/Tc
如果Tc 足够短可以近似认为这个过程是连续的，因而可以在两节点之间定义一个等效电阻Req, 即
Req=V I /i av
Req=Tc/c1
即一个等效积分器的时间常数T =c2R eq =TC C 2/C1.
参考文献
（1） 康华光彩 陈大钦 《电子技术基础》（模拟部分） 高等教育出版社 1999，6
（2） 王康年 王 荣 《高频电子线路》 西安电子科技大学出版社 2009，3
（3） 刘国梁 荣昆壁 《卫星通信》 西安电子科技大学出版社 2004，9