1)将实际频率Ω归一化
得归一化幅平方特性
(8)
由此可以看出|G(jλ)|2(或|G(jΩ |2)中只有2个参数C和N,N 是滤波器的阶次。
2)求C和N
由(5)式得
α(λ)= 101g(1 + C2λ2N),(9)
则公式,
(10)
因为λp = 1,所以
(11)
这样C和N 可求。
若令αp = 3 dB,则C = 1,这样巴特沃兹低通模拟滤波器的设计就只剩下一个参数N。
3)确定G(s)
因为p = jλ,有
(12)
由1 +(-1)Np2N = 0
解得
(13)
这样,G(p)G(- p)的2N 个极点等分在s平面半径为一的圆上,相距为(π/N)rad。
为了保证所设计的滤波器是稳定的,应把左平面的极点赋予G(p),即
(14)
这样
(15)
若N 为偶数,G(p)的极点皆是共轭出现,即
pk,pN +1 - k,1 ≤ k ≤N /2 (16)
这一对共轭极点构成一个二阶系统,即
(17)
总的转移函数应是N /2类型的二阶系统的级联,即
,N 为偶数。(18)
若N 为奇数,它将由一个系统和(N - 1)/2个二阶系统相级联,即
,N 为奇数。(19)
这样,就得到了归一化的转移函数G(p)。利用式(7)关系,即得实际需要的G(s)。
为实现二端口梯形的转移函数G(s),重点在于利用G(s)求出z11和z22,然后实现z11和z22。转移函数的零点与z21的零点相一致,所以不必求z21。