线性相位滤波器设计：改善群时延平坦度

"这篇论文详细探讨了线性相位滤波器的设计方法，重点在于如何通过添加虚频率传输零点来改善通带内的群时延平坦度。作者董利芳指出，这种设计策略能显著提升滤波器性能，特别是在24MHz的频率范围内，群时延的幅度变化不超过4ns。论文还涉及了线性相位滤波器的低通原型电路设计，包括交叉耦合分支的作用以及如何通过调整这些参数来优化群时延特性，同时平衡带外抑制性能。" 线性相位滤波器在许多信号处理应用中扮演着至关重要的角色，特别是在微波通信系统中，它们不仅要求严格的带外抑制，还需要在整个通带内保持恒定的群时延。线性相位滤波器因其独特的性质，如对输入信号的相位失真最小，而在数字信号处理和通信系统中被广泛采用。 本文的作者董利芳来自电子科技大学电子工程学院，他提出了一种改进线性相位滤波器设计的方法。通过在低通原型滤波器的基础上增加虚频率传输零点，能够有效地改善通带内50%的群时延平坦度。这种方法的优势在于，它可以在不引入过多衰减极点的情况下实现群时延的优化，从而避免了带外抑制性能的恶化。 论文中引用了早期的研究工作，例如Cohn提出的半波直接耦合波导滤波器设计，以及J.D.Dhodes和RalphLevy的理论，他们分别讨论了如何通过添加实频率零点和虚频率零点来调整滤波器的性能。特别是，RalphLevy发现，添加一对虚频率零点可以显著改善群时延平坦度，但可能会牺牲一部分带外抑制性能。设计者需要在这两者之间进行权衡。 董利芳在论文中详细介绍了线性相位滤波器的低通原型电路结构，这是一种对称的、阶数为n=2m的电路，包含m-1个交叉耦合分支。最简单的情况是仅有一个交叉耦合分支（Jm-1），这种结构可以有效改善中心频率附近大约50%的群时延，而不会引入额外的衰减极点，从而保持良好的选择性。 论文进一步提供了电路中各元件值的计算公式，这有助于实际设计过程中对滤波器特性的精确控制。通过这些理论和实践相结合的方法，设计者可以更好地理解和实现具有理想群时延特性的线性相位滤波器。 这篇论文对于深入理解线性相位滤波器的设计原理及其优化技术具有很高的价值，不仅提供了理论分析，还给出了具体的设计实例，有助于科研人员和工程师在实际项目中应用这些知识。