微波滤波器基础知识..
滤波器基础知识
滤波器基础知识一、滤波器概述滤波器是一种二端口网络（各类电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路为微波网络），它允许输入信号中特定的频率成分通过，同时抑制或极大的衰减其它频率成分，还可用来分开或组合不同的频率段。
目前由于在雷达、微波、无线通信，特别是移动通信，多频率工作越来越普遍，还需要在有限的频谱范围内划分出更多的频段给不同的运营商，以满足多种通信业务的需求，各频道间的间隔规定非常的小。
为避免信道间相互干扰，需要在所有系统内配置高性能的滤波器。
滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。
总之，从超长波经微波到光波以上的所有电磁波段都需要用到滤波器。
二、滤波器的主要分类：（按应用分）⑴低通滤波器通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。
⑵高通滤波器与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。
⑶带通滤波器通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。
⑷带阻滤波器与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
除腔体滤波器外，还有：微带电路滤波器、晶体滤波器、声表面滤波器、介质滤波器等等，按不同的作用或功能等有不同的分类。
现在公司生产的一般都是带通腔体滤波器和双工器，因此我们主要以腔体滤波器进行分析和讲解，腔体滤波器的谐振器全部都由机械结构组成，本身有相当高的Q 值（数千甚至上万），非常适合于低插入损耗（＜1dB）、窄带（1%-5%）、大功率（可达300W或更高）传输等应用场合，工作性能较为稳定。
但该类滤波器具有较大体积且有寄生通带，加工成本相对较高，但特别适合应用于现代移动通信基站或直放站中使用。
三、公司滤波器的发展公司成立至今无源产品的发展情况：无线信息传输技术是正在蓬勃发展的重要领域。
滤波器是一个常用的、必备的、广泛使用的部件。
自公司发展以来，无源类产品在公司领导的重视下，不断进行改进和创新，从波导滤波器、结构腔等到现在的一体腔，从以前的仿制到现在自主知识产权的发明专利。
2024版ADS设计实验教程微波滤波器的设计制作与调试
•引言•微波滤波器基本原理•ADS 软件在微波滤波器设计中的应用•微波滤波器制作工艺流程•调试技巧与常见问题解决方案•实验案例分析与讨论•总结与展望目录01引言微波滤波器概述微波滤波器是一种用于控制微波频率响应的二端口网络，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波滤波器的主要功能是允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率范围的信号，从而实现信号的选频和滤波。
微波滤波器的性能指标包括插入损耗、带宽、带内波动、带外抑制等，这些指标直接影响着通信系统的性能。
设计制作与调试重要性设计是微波滤波器制作的首要环节，良好的设计能够确保滤波器的性能指标满足系统要求。
制作是将设计转化为实物的过程，制作精度和质量直接影响着滤波器的最终性能。
调试是对制作完成的滤波器进行性能调整和优化，使其达到最佳工作状态的过程。
本教程旨在介绍微波滤波器的设计、制作与调试过程，帮助读者掌握相关知识和技能。
教程内容包括微波滤波器的基本原理、设计方法、制作流程和调试技巧等。
通过本教程的学习，读者将能够独立完成微波滤波器的设计、制作与调试，为实际工程应用打下基础。
教程目的和内容02微波滤波器基本原理低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波滤波器分类工作原理及性能指标工作原理性能指标常见类型微波滤波器特点集总参数滤波器分布参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器03ADS软件在微波滤波器设计中的应用ADS软件简介及功能模块ADS（Advanced Design System）是一款领先的电子设计自动化软件，广泛应用于微波、射频和高速数字电路的设计、仿真与优化。
ADS软件包含多个功能模块，如原理图设计、版图设计、电磁仿真、系统级仿真等，可满足不同设计阶段的需求。
ADS软件支持多种微波滤波器类型的设计，如低通、高通、带通、带阻等，具有强大的设计能力和灵活性。
微波滤波器设计流程确定滤波器类型和性能指标根据实际需求选择合适的滤波器类型，并确定滤波器的性能指标，如中心频率、带宽、插入损耗、带外抑制等。
微波电路西电雷振亚老师的课件第7章射频微波滤波器
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第7章 射频/微波滤波器 表 7-5
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第7章 射频/微波滤波器
保证频带内群延时平坦的代价是牺牲衰减指标。 随频率的提高衰减明显增加,延时不变，如图7-4所示。 曲线表明,元件数多比元件数少时指标要好些。
第7章 射频/微波滤波器
第7章 射频/
7.1 滤波器的基本原理 7.2 集总参数滤波器 7.3 各种微带线滤波器 7.4 微带线滤波器新技术
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1
第7章 射频/微波滤波器
7.1 滤波器的基本原理
7.1.1
滤波器的指标形象地描述了滤波器的频率响应特性。 下面对这些技术指标做一简单介绍。
(1) 工作频率: 滤波器的通带频率范围,有两种定义 方式：
集总参数和微带线结构是下面重点要介绍的内容。
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34
第7章 射频/微波滤波器
7.2
7.2.1
设计一个L-C切比雪夫型低通滤波器,截止频率为75 MHz,衰减为3 dB,波纹为 1dB, 频率大于100 MHz,衰减 大于20 dB，Z0=50Ω。
步骤一: 确定指标: 特性阻抗Z 0=50Ω, 截止频率 fc=75MHz, 阻带边频fs=100MHz,通带最大衰减LAr=3dB, 阻带最小衰减LAs=20dB 。
(2) 软件方法: 先由软件商依各种滤波器的微波结
构拓扑做成软件,使用者再依指标挑选拓扑、 仿真参数、
调整优化。
WAVECON、 EAGEL 等。购得
这些软件,滤波器设计可以进入“傻瓜”状态。
微波滤波器设计培训教程-(附加条款版)
微波滤波器设计培训教程一、引言微波滤波器是微波通信系统、雷达系统、电子对抗系统等领域中不可或缺的组成部分。
随着现代通信技术的快速发展，微波滤波器的设计和应用日益受到重视。
本教程旨在为从事微波滤波器设计的工程师和技术人员提供系统的培训，帮助学员掌握微波滤波器的基本原理、设计方法和实际应用。
二、微波滤波器的基本原理1.滤波器的定义与分类滤波器是一种选频元件，用于从输入信号中选出特定频率范围内的信号，抑制其他频率的信号。
根据滤波特性，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
2.微波滤波器的原理微波滤波器利用微波电路的传输特性，实现对特定频率范围内信号的传输或抑制。
其主要原理包括谐振、耦合和阻抗匹配等。
三、微波滤波器的设计方法1.谐振器设计谐振器是微波滤波器的核心部分，用于实现信号的谐振。
谐振器的设计包括谐振频率、品质因数和耦合系数等参数的确定。
常用的谐振器有微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
2.耦合系数设计耦合系数是描述谐振器之间相互作用的参数，它决定了滤波器的带宽和带外抑制。
耦合系数的设计包括相邻谐振器间的耦合和级联谐振器间的耦合。
3.阻抗匹配设计阻抗匹配是确保微波滤波器在输入和输出端口与外部电路阻抗匹配的过程。
阻抗匹配设计包括传输线匹配、阻抗变换器设计和反射系数优化等。
四、微波滤波器的实际应用1.微波滤波器的应用领域微波滤波器广泛应用于通信系统、雷达系统、电子对抗系统、导航系统等领域。
其主要功能是实现信号的滤波、放大、混频等。
2.微波滤波器的选型与调试根据实际应用需求，选择合适的微波滤波器类型和参数。
在调试过程中，通过调整谐振器、耦合系数和阻抗匹配等参数，实现对滤波器性能的优化。
五、总结本教程系统地介绍了微波滤波器的设计原理、方法和实际应用。
通过学习本教程，学员可以掌握微波滤波器的设计要点，提高实际工程应用能力。
希望本教程能为我国微波滤波器技术的发展做出贡献。
微波滤波器的设计方法1.谐振器设计选择谐振器类型：根据应用需求和频率范围，选择合适的谐振器类型，如微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
微波滤波器基础
带通滤波器技术指标
• 功率容量
➢ 滤波器能承受旳最大信号经过功率，滤波器旳脉冲功率容 量由其中强电场对介质旳击穿来拟定，这与滤波器旳构造 和介质强度有关。一般同轴线和带状线构造旳功率容量至 少要比矩形波导小6、7倍，而矩形波导又比圆波导小4倍 左右.
既有移动通信系统主要使用频段
2. CDMA (Code-Division Multiple Access)码分
多址 ➢ 上行：824MHz-849MHz； ➢ 下行：869MHz-894MHz。 ➢ 目前中国联通CDMA使用旳频率为 ➢ 上行：825MHz-835MHz； ➢ 下行：870MHz -880MHz
• 低通滤波器
低通滤波器电路原型
滤波器旳四种形式
• 高通滤波器
滤波器旳四种形式
• 带通滤波器
• 带通滤波器电路原型
滤波器旳四种形式
• 带阻滤波器
带通滤波器技术指标
• 通带工作频段
➢ 指滤波器允许经过电磁波旳频率范围。通带旳了 解在生产过程提供旳技术指标要求严格了旳，不 需要怎样旳去按照上面旳定义去详细计算。也能 够这么说，假如我们旳差损要求是0.8db，通带需 要10M旳带宽，那么我们旳通带就能够说成是 0.8db带宽为10M.
既有移动通信系统主要使用频段
6.WLAN(wireless local area network)无线局域网
➢ 无线局域网在5.8 GHz和2.4 GHz两个频段都能够用做无线 局域上网频段,
➢ 2.4 GHz: 2400MHz-2483.5MHz ➢ 5.8 GHz: 5725MHz-5850MHz
滤波器系列1——基础概念
——滤波器基础概念✧什么是滤波器?p频率选择装置：ü作用：把信号频谱中有用的频率信号分离/提取出来，而滤除无用的其他频率信号ü重要性：滤波器起着频带和信道选择的作用，在无线通信系统中不可或缺、至关重要滤波器工作参数回波损耗和插入损耗a1 a2=0b1 b2[S]Z LZ0V S Z0 Z 0滤波器回波损耗（dB）RL=−20lg11插入损耗（dB）=−20lg2121111011abSa===端口反射波端口入射波2221101abSa===2端口传输波端口入射波✧2.1 滤波器概念工作带宽p3dB带宽：ü带通滤波器：插入损耗为3dB时的上边频和下边频的频率差p插损带宽ü满足设计要求插入损耗时所测的带宽，这个定义比较严谨，在工程中常用。
✧2.1 滤波器概念带内波动p别称：ü带内波纹、通带波纹、纹波系数p表征：ü通带内信号幅度的起伏程度ü一般希望带内波动尽可能小【理想情况下为零】，但它受限于谐振器的固有Q值p定义：ü在工作带宽内，带内波动等于插入损耗最大点与最小点之差(dB)✧2.1 滤波器概念带外抑制p别称：ü又称阻带抑制p表征：ü对带外信号的衰减程度或抑制能力ü一般希望尽可能大【理想情况下为无穷大】p定义：ü通常为带外信号相对带内中心频率处的衰减值(由设计指标确定)✧2.1 滤波器概念寄生通带p定义：ü距离所设计通带一定距离处产生的新通带p产生原因：ü分布参数的传输线段频率响应的周期性所导致p设计原则：ü应事先考虑好寄生通带所在的位置，避免要截止的频率落入寄生通带之内✧2.1 滤波器概念群时延特性p定义：ü定义：信号通过滤波器，相移对于角频率的变化率p计算公式：d=d dü当相移特性为理想的直线性时，宽频信号通过网络时无畸变ü当相移特性为非性时，将导致相位失真，宽频信号通过网络时，将产生畸变✧2.1 滤波器概念品质因素和矩形系数p品质因数Q：ü间接描述滤波器的频率选择性，ü定义为在谐振频率下，平均储能与一个周期内平均耗能之比。
微波超宽带滤波器PPT课件
信道容量大
衰减较少
UWB 技术特点
定位精确
数据传输效率极 高
很好的保密性
成本低和功 耗低
几种超宽带微波滤波器的设计方法
1、平行耦合线设计公式的改进 2、带有开路枝节的环形谐振器 3、双模双环谐振器形式 4、带调谐枝节及微扰的正方环形谐振器 5、多模谐振器形式
几种超宽带滤波器的设计实例
1、双模谐振器设计超宽带滤波器 2、一种具有宽阻带特性的超宽带滤波器 3、四分之一波长短截线超宽带滤波器的设计 4、2GHz-4GHz梳型超宽带滤波器设计
滤波器是各种无线通信、雷达等系统中必不可少的重要 器件之一，它能有效地滤除各种无用信号及噪声，降低各通 信频道问的信号干扰，从而保障通信设备的正常工作，实现 高质量的通信，进而达到频谱资源的有效利用。随着现代通 信技术向着高速、宽带、大容量的方向发展，有限频谱资源 的分配日趋紧张，为了使各种通信系统互不干扰，迫切需要 研究开发高性能的微波、毫米波滤波器。尤其是超宽带通信 系统成为近年来的研究热点，通信系统要求收发信机的工作 带宽要高达几GHz，这就对微波滤波器设计提出了更高的要 求：更宽的带宽、更低的损耗、更小的体积以及陡峭的阻带 特性等。传统窄带是指相对带宽小于1％，相对带宽在1％到 20%之间被称为宽带，超宽带特指相对带宽大于20％或带宽 大于500 MHz。
论文总体结构
一、引言
滤波器概述
微
波 二、理论基础 微波滤波器的分类 超
宽
超宽带技术概述
带
滤
几种超宽带微波滤波器的设计方法
பைடு நூலகம்
波 器
三、应用设计 几个超宽带微波滤波器的设计实例
超宽带滤波器发展趋势
四、结论
本文主要内容
2024版MPF微波光子学滤波器详解PPT课件
01微波光子学滤波器概述Chapter微波光子学基本概念微波光子学定义01微波光子学应用领域02微波光子学技术031 2 3滤波器定义滤波器在微波系统中的作用滤波器性能指标滤波器在微波系统中的作用MPF技术原理及特点MPF 技术原理MPF技术特点MPF实现方式02 MPFChapter常见MPF结构类型光纤光栅型MPF利用光纤光栅的周期性折射率调制实现滤波功能，具有插入损耗低、带宽可调等优点。
环形谐振腔型MPF通过环形谐振腔的选频作用实现微波信号滤波，具有高Q值、窄带宽等特点。
Mach-Zehnder干涉仪型MPF基于Mach-Zehnder干涉原理，通过调节干涉臂长度实现滤波功能，具有灵活性高、可调谐范围大等优势。
工作原理及性能参数工作原理性能参数优缺点分析优点缺点03 MPFChapter设计方法论述基于传输线理论的设计方法时域有限差分法（FDTD）耦合模理论光电器件性能限制光电器件的带宽、损耗、噪声等性能会直接影响MPF的性能。
解决方案包括采用高性能的光电器件、优化器件结构和工艺等。
温度稳定性问题MPF的性能会随温度的变化而发生变化，影响滤波器的稳定性。
解决方案包括采用温度补偿技术、选择温度稳定性好的材料等。
偏振相关问题MPF对输入光的偏振状态敏感，不同偏振态下滤波器的性能会有所不同。
解决方案包括采用偏振不敏感的光电器件、设计偏振控制器等。
关键技术挑战及解决方案窄带MPF设计案例介绍了一个窄带MPF的设计过程，包括滤波器结构的选择、参数的优化、仿真结果的验证等。
该案例展示了如何根据实际需求设计出满足性能指标的MPF。
介绍了一个宽带MPF在无线通信系统中的应用，包括滤波器的性能指标、应用场景、实际效果等。
该案例展示了MPF在实际应用中的优势和潜力。
介绍了一个具有多种功能的MPF的设计和实现过程，包括多通带滤波、可调谐滤波等功能的实现方法和效果展示。
该案例展示了MPF设计的灵活性和多样性。
宽带MPF应用案例多功能MPF设计案例典型案例分析04 MPFChapter通信系统架构简介发射端包括信源编码、信道编码、调制等模块，用于将信息转换为适合传输的信号。
基础滤波器知识培训
基础滤波器知识一.滤波器基本概念1。
滤波器是什么？滤波器(Filter）是频率选择器件，用于在通信系统中对通信链路中的信号频率进行选择和控制2。
什么是带通滤波器(bandpass filter）?带通滤波器是指只允许指定的一段有效频率分量通过,而将高于以及低于此段频率分量进行有效抑制的器件。
此外，常见的滤波器形式还有低通，高通，低阻，高阻，带阻。
3.什么是双工器（Diplexer，Duplexer)?能同时对接收和发射提供通道，并对接收和发射的频率分量进行控制的滤波器，称为双工器。
4。
无线通信用滤波器作用是什么？我们的产品在通信系统中起何作用?用在何处?我们的微波射频产品在移动通信系统中叫射频前端.框图如下:我们公司的产品主要用于提供无线通信收发信道，同时通过收/发两个带通滤波器对信号的选择和控制,抑制掉对通信频带有干扰的频率分量，同时避免了对其他通信方式所在的频带的干扰，并且有效保持接收和发射频带的隔离，提高通信质量。
5.基站双工器上的低通滤波器作用是什么?为了有效抑制寄生通带，我们通过增加低通滤波器对其进行抑制.6。
什么是塔放(塔顶放大器），有什么作用？塔顶放大器的原理就是通过在基站接收系统的前端,即紧靠接收天线下增加一个低噪声放大器(LNA— Low Noise Amplifier）来实现对基站接收性能的改善. 塔放带来的好处是多方面的.这主要是由于塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数,从而提高基站接收系统灵敏度,这样它起到的作用是对基站接收性能的改善。
7。
什么是dBm,dBi，dBd，dB,dBc？1。
dBmdBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
［例1］如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm.2。
微波腔体滤波器设计PPT课件
Fn Un
En2
Pn2
2Fn2 2
Pn
N
1
n 1
1
n
取左半平面的根
-3
-2
-1
-20
-40
-60
1
2
3
注意到，General Chebyshev函数的特性： 带内为等波纹，带外特性和有限传输零点的个数和位置密切相关。
怎样由带外指标确定滤波器的阶数和有限传输零点的位置？ 什么样的General Chebyshev函数是最优的？
可以证明，具有带外等波纹特性的General Chebyshev函数最优，即： • 具有同样阶数和有限传输零点个数的函数，带外等波纹的最优； • i+1个有限传输零点的函数带外特性优于i个有限传输零点的函数特性。
在工程设计中，设有限传输零点的个数是i，考察此时的最优特性：带外 等波纹的情况；如果不能满足指标，则要增加有限传输零点的个数；以此类推， 直到得到逼近函数。
其中 称此矩阵为耦合矩阵
Scaled external quality factor Normalized coupling coefficient
滤波器双口网络，有 S参数，有
由电压环路方程，得到 带入S参数表示式，得到
对于异步调谐情况，有
电容耦合腔体滤波器等效电路
可见，归一化阻抗矩阵Z和归一化导纳矩阵Y相同。 即，无论耦合腔体滤波器是感性耦合，还是容性耦合，亦或是混合 耦合，可以使用统一的公式表示。
然后在考虑如何实现该逼近函数的问题；当然在该过程中，可以预先对结 构等有所参考，对逼近函数的形式有所限定。
（2）优化的方法求解耦合矩阵
首先，根据预先设定的耦合拓扑结构定义耦合矩阵，常用两种方式：
微波与射频滤波器的设计技术及实现
微波与射频滤波器的设计技术及实现微波与射频滤波器的设计技术及实现微波与射频滤波器是无线通信和雷达等系统中必不可少的基本组件。
它们主要用于过滤和选择频率，以保证系统能够正确地工作。
本文将介绍微波与射频滤波器的设计技术及实现。
一、微波与射频滤波器的分类微波与射频滤波器按其结构分类，可以分为三种类型：谐振器滤波器、微带滤波器和波导滤波器。
谐振器滤波器是一种基于谐振原理的滤波器，它由电容器和电感器构成。
谐振器滤波器广泛用于VHF、UHF、LSB等无线通信系统中，因其具有简单、可靠、成本低等优点而备受青睐。
微带滤波器是一种新型的滤波器，它具有小巧轻便、制造成本低等优点，并可以轻松地集成到其他无线通信设备中，如手机、无线路由器、蓝牙等。
波导滤波器是一种典型的微波滤波器，主要用于微波波段的通信系统和雷达系统中。
波导滤波器具有频带宽度宽、高品质因数等优点。
二、微波与射频滤波器的设计技术1. 频带选择：首先需要确定滤波器要工作的频段范围。
2. 滤波器的拓扑结构：根据所需要的滤波特性，选择合适的拓扑结构，如低通、高通、带通、带阻或全通。
3. 元件选择：根据拓扑结构以及所需要的频带范围、衰减和带宽等参数，选择合适的元件，如电容、电感、电阻等。
4. 拓扑优化：通过改变设计参数，使滤波器性能达到最佳。
5. 电路仿真与调试：使用电路仿真软件对滤波器进行仿真，并通过电路实验对滤波器进行优化和调试。
三、微波与射频滤波器的实现通常，微波与射频滤波器的实现分为两种方式：一种是集成电路实现，另一种是离散元件实现。
集成电路实现的滤波器具有尺寸小、重量轻、成本低等优点，并且可靠性较高，但在电性能和频率响应方面存在一定的局限性。
离散元件实现的滤波器具有设计灵活、可调性强等优点，但成本较高，制造复杂度也比较高。
总的来说，微波与射频滤波器在无线通信和雷达等系统中发挥着重要的作用，其设计技术和实现方式也在不断地更新和进步。
未来，随着无线通信技术的不断发展，微波与射频滤波器的应用也将会越来越广泛。
非常详细的滤波器基础知识
非常详细的滤波器基础知识滤波器是射频系统中必不可少的关键部件之一，主要是用来作频率选择----让需要的频率信号通过而反射不需要的干扰频率信号。
经典的滤波器应用实例是接收机或发射机前端，如图1、图2所示：从图1中可以看到，滤波器广泛应用在接收机中的射频、中频以及基带部分。
虽然对这数字技术的发展，采用数字滤波器有取代基带部分甚至中频部分的模拟滤波器，但射频部分的滤波器任然不可替代。
因此，滤波器是射频系统中必不可少的关键性部件之一。
滤波器的分类有很多种方法。
例如：低通、高通、带通、带阻滤波器等；LC滤波器、声表面波/体声波滤波器、螺旋滤波器、介质滤波器、腔体滤波器、高温超导滤波器、平面结构滤波器。
切比雪夫、广义切比雪夫、巴特沃斯、高斯、贝塞尔函数、椭圆函数等。
对于不同的滤波器分类，主要是从不同的滤波器特性需求来描述滤波器的不同特征。
滤波器的这种众多分类方法所描述的滤波器不同的众多特征，集中体现出了实际工程应用中对滤波器的需求是需要综合考量的，也就是说对于用户需求来做设计时，需要综合考虑用户需求。
滤波器选择时，首先需要确定的就是应该使用低通、高通、带通还是带阻的滤波器。
下面首先介绍一下按频率选择的特性分类的高通、低通、带通以及带阻的频率响应特性及其作用。
最常用的滤波器是低通跟带通。
低通在混频器部分的镜像抑制、频率源部分的谐波抑制等有广泛应用。
带通在接收机前端信号选择、发射机功放后杂散抑制、频率源杂散抑制等方面广泛使用。
滤波器在微波射频系统中广泛应用，作为一功能性部件，必然有其对应的电性能指标用于描述系统对该部件的性能需求。
对应不同的应用场合，对滤波器某些电器性能特性有不同的要求。
阶数（级数）绝对带宽/相对带宽截止频率驻波带外抑制纹波损耗通带平坦度相位线性度绝对群时延群时延波动功率容量相位一致性幅度一致性工作温度范围对于高通和低通滤波器来讲，阶数就是滤波器中电容、电感的个数总和。
对于带通滤波器来讲，阶数是并联谐振器的总数；对于带阻滤波器来讲，阶数是串联谐振器与并联谐振器的总数。
微波产品基础知识1(1)
微波产品基础知识1.滤波器的概念及作用:用来分开及组合不同的频率,选取需要的信号频率,抑制不需要的信号频率.2.滤波器的四种形式:低通.高频.带通.带阻.3.调谐及耦合杆:根据需要,用于调谐频率及带宽4.谐振杆:滤波器中决定谐振频率的关键器件5.飞杆:根据客户需要,改变通带外抑制度,根据其特性阻抗可分为容飞和感飞两种6.IN及OUT:射频信号输入输出端口7.N型接插件:连接器的一种,一般根据客户需要进行选定,常用的接插件还有SMA.7/16等.8.功率/电平:放大器的输出能力,一般单位为W. MW.dBm9.增益:即放大倍数,单位可表示为分贝.即dB=10Log10.插损:当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减,单位用dB表示.11.驻波比:行驻波状态时,波腹电压与波节电压之比.12.耦合度:耦合端口与输入端口的功率比.单位用dB13.隔离度:本振或信号泄露到其它端口功率与原有功率之比,单位用dB14.单工:亦称单频单工制,即收发使用同一频率,由于接收和发送使用同一个频率,所以收发不能同时进行,称为单工.15.双工:亦称异频双工制,即收发使用两个不同频率,任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话16.放大器:用以实现信号放大的电路17.滤波器:通过有用频率信号抑制无用频率信号的部件或设备.18.功分器:进行功率分配的器件19.耦合器:从主干通道中担取出部分信号的器件20.负载:终端在某一电路或电器输出端口,接收电功率的元器件.部件或装置统称为负载.对负载最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率.21.环形器:使信号单方向传输的器件22.馈线:是传输高频电流的传输线.23.天线:是将高频电流或波导形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去或把来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备.24.合路器:用来对RF信号进行最后一级的合路,该器件的主要用途为对两路或多路平均输入功率的RF信号进行合路,可同时将两个或两个以上的RF信号进行合路后送至天线进行发射.25.散热片:由于功率的因素导致腔体过热,主要用散热片来对合路器腔体进行散热.26.合路器印制板:运用分支线原理,进行合路的一种方式.27.双向耦合器:双向耦合器提供一个测试界面端口来监测双工器主端口和天线.定向耦合器是一个四端口装置.它允许小数量的信号越过天线通道作为系统诊断的样本.天线信号可以在前向(朝天线)或者反射(朝双工器)两个方向取样.28.驻波披警器:驻波比告警所针对的对象是对双工器天线端口的驻波比进行检测告警,驻波比从根本上来说是指在均匀无耗传输线上,电压U(z)的最大振幅值与电压U(z)的最小振幅之比.29.中心频率带通或带阻滤波器两个截止频率的几何平均值。
通信系统微波滤波器——基础、设计与应用
通信系统微波滤波器——基础、设计与应用微波滤波器是通信系统中起到关键作用的组件之一，用于实现对不同频率信号的分离和滤除。
下面将介绍微波滤波器的基础知识、设计原理以及在通信系统中的应用。
1. 基础知识：微波滤波器是一种能够在微波频段（300 MHz至300 GHz）内滤除或选择特定频率的设备。
它的主要作用是通过滤除或衰减不需要的频段，使有效信号传输更加稳定和可靠。
常见的微波滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
2. 设计原理：微波滤波器的设计需要考虑频率响应、插入损耗、抑制带宽和群延迟等参数。
设计过程中的关键是选择合适的滤波器拓扑结构、参数和设计技术。
常见的设计方法包括传输线法、谐振腔法、微带线法和分布式元件法等。
此外，优化设计和仿真软件也起到重要的辅助作用，例如ADS、HFSS和CST等。
3. 应用：微波滤波器广泛应用于各种通信系统中，包括卫星通信、射频通信、移动通信和雷达系统等。
在卫星通信中，滤波器用于分离出天线接收到的有效信号，并滤除干扰和噪音。
在射频通信中，滤波器用于频分多址（FDMA）和频分复用（FDM）等信号的分离和选择。
在移动通信中，滤波器用于通信信号的整形和频率选择。
在雷达系统中，滤波器用于滤除回波和混频干扰。
微波滤波器在通信系统中的应用要求其具备稳定性、高性能和可靠性。
因此，在设计和制造过程中，需要严格控制工艺和材料选择，以确保滤波器的性能和可靠性达到要求。
总而言之，微波滤波器是通信系统中实现信号分离和滤除的关键组件。
了解微波滤波器的基础知识和设计原理，能够指导设计师在实际应用中选择合适的滤波器类型和设计方法。
同时，掌握优化设计和仿真软件的使用，能够提高设计效率和性能。
微波滤波器在通信系统中的广泛应用说明其在通信技术发展中的重要地位。
MPF微波光子学滤波器详解 PPT课件
FIR滤波器实现高Q
目前已经报道了利用AWG对宽带光源进行谱分割实现40分路的FIR滤波器 的方案，经频谱分割后，得到频率间隔相同的一系列波长的光载波，然后利 用标准单模光纤做延时线。设相邻两个载波的波长间隔为Δλ，光纤长度为L， 色散参量为D，则相邻两载波信号之间的延迟时间为
直接在光域处理，再转换为电信号后下变频
MPF VS 传统射频滤波器
在传统射频电路中，由射频信号源或天线接收得到射频信号，注入到信 号处理的射频电路，即经下变频到基带信号后通过模数转换，由数字滤波器 滤除杂波得到所需的射频信号。这个系统的主要的瓶颈是对模数转换分辨率 要求很高。该方法所实现的滤波器的最大弊端在于所设计的信号处理电路只 能实现特定频段微波信号的滤波功能,一旦微波信号的频率发生变化,就必须重 新设计新的信号处理电路。同时,在电域内处理信号时,带宽和采样频率将会受 限,且高频电路容易引起电磁干扰,增大损耗。
图 不同载波波长对应的 MZM 的调制曲线
如图 ，为了产生相同的延迟时间T，两组载波应分别进行延时， 因为它们处在不同的光通信窗口，对应的光纤色散参量不同，光纤3 在1550nm 处色散参量为零，用它来补偿两组光波之间的群速度的 差值，以保证第N路信号与第N＋1路信号之间的延迟时刚好为T。
图 1-13 基于单个MZM实现负系数的方案
(2) 可调谐性： 可调谐性是指MPF中心波长的位置可以通过改变光器件控制参数等方
式而改变。实际上就是实现采样周期T的可调，现有方案中主要使用光纤延 时线、高色散光纤和光纤布拉格光栅来解决，而在后两种方案中，可调光源 的使用十分必要。
（3）负抽头的滤波器实现 要得到工作稳定的MPF,目前大多数的MPF研究都集中在非相干MPF。但是
微波光子滤波器
1 ：不同光源的微波光子滤波器
2 ：基于FBG 的不同微波光子滤 波器结构
与此同时，随着对无线通信容量需求的 增加，微波技术也在迅速发展。微波通 信能够在任意方向上发射、易于构建和 重构，实现与移动设备的互联；蜂窝式 系统的出现，使微波通信具备高的频谱 利用率。但目前微波频段的有限带宽成 为严重问题，人们开始考虑30～70 GHz新频段的利用。60 GHz光载无线 (ROF)系统由于接入速率高和不需要外 申请牌照等优点正成为宽带接入的热门 技术。
微波光子滤波器
应物82 李建超 08093036
微波光子学
微波光子学将微波学与光子学相结 合，集成了微波学与光子学的优点， 在射频波（电磁辐射 的射频波段，由 天线发射出去）和光纤之间透明转换， 微波提供了低成本可移动无线连接方 式，而光纤提供了低损宽带连接，且 不受电磁的干扰。
光波分复用技术的出现和掺铒光纤 放大器的发明使光通信得到迅速发 展。光纤通信具有损耗低，抗电磁 干扰，超宽带，易于在波长、空间、 偏振上复用等很多优点，目前已实 现了单路40～160 Gb/s、单根光纤 10 Tb/s的传输。 随着容量传输速率的不断提高， 光纤系统需要在光发射和接收机中 采用微波技术。
象叫做“啁啾”。在光纤通信中由于激光二极管本身 不稳定而使传输单个脉冲时中心波长瞬时偏移的现象，
也叫“啁啾”。）光纤光棚，光 构的光纤光栅等结构.
微波光子学中关键技术之一就是微波光 子滤波器，其主要目的是代替传统的方 法来处理射频(RF)信号，即利用射频信 号直接调制光载波，并在光域内直接 进行处理，该滤波器具有高紧密型，电 磁环境下的高兼容性，体积小且易于安 装等优点.近几年来，随着人们对宽带通 信容量不断增长的需求，微波光子滤 波器逐渐成为国内外学者研究的热点之 一.
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金属波导滤波器： 金属波导滤波器由于其适用频段高、插入损耗小、功率 容量大、加工简单,现在仍然被广泛应用于微波工程领域, 尤其在雷达系统的信号发射端,由于其较高的工作频段和 功率容量、使其相对于微带滤波器和腔体滤波器,都有明 显的优势。
带通滤波器技术指标
• 群时延
信号通过滤波器时的延迟时间，可用以下公式表示：
d td d
其中φ为滤波器电压转移函数Ea/EL 的相位，对于N个谐振 器的带通滤波器，通带内的群时延可近似估计为：
n td BW
滤波器的分类
微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波 滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的 插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作
主要性能指标： 频率范围：800MHz~16GHz 带宽：0.1%～10％ 插入损耗：0.5～25dB(随带宽不同而不同) 输入输出形式：SMA、N、L16等
输入输出驻波：1.4:1
温度：-55～+85℃
同轴腔滤波器：
同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统, 按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同 轴等。同轴腔体具有Q值高、易于实现的特点 ,特别适用于通带窄、带内插损小、带外抑制 高的场合。这类滤波器非常适合大规模生产 ，因此成本也非常低廉。但要在10 GHz以上 使用时，由于其微小的物理尺寸，制作精度 很难达到。具体的设计有方法负阻线子网络 构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型 ；同轴腔体滤波器温度补偿法；阶跃阻抗谐 振器等。
低通原型和高通滤波器中的电感、电容变换 公式为：
（2）低通到带通
同理，其频率变换数学表达式为：
低通原型滤波器和带通滤波器的电感、电容 变换公式分别为：
（3）低通到带阻的频率变换
低通到带阻的频率变换表达式：
低通原型与带阻滤波器电感、电容之间的变 换关系：
带通滤波器技术指标
• 通带工作频段
指滤波器允许通过电磁波的频率范围。通带的理 解在生产过程提供的技术指标规定严格了的，不 需要怎样的去按照上面的定义去具体计算。也可 以这样说，如果我们的差损要求是0.8db，通带需 要10M的带宽，那么我们的通带就可以说成是 0.8db带宽为10M.
带通滤波器技术指标
• 端口驻波比
端口驻波是衡量滤波器性能的一个关键指标，反应滤波器 件与系统中其它部件的匹配程度。 当系统不匹配时, 馈线上同时存在入射波Ei和反射波Er。 在入射波和反射波相位相同的地方，入射波电压与反射波 电压的幅度相加形成一个最大电压振幅Emax，称为波腹； 而在入射波和反射波相位相反的地方电压幅度相减形成一 个最小电压振幅Emin，称为波节。 其它各点电压的幅度值则介于波腹与波节之间，这种合成 波称为驻波。
交指型滤波器：
交指型微带带通滤波器的工作原理可以这样 解释:将平行藕合微带滤波器相邻的两个藕合 线节从中点处切断，并折迭起来，合并为一 根藕合线节，将其一端短路接地，另一端开 路，并保持相邻两级线节之间的藕合间隙不 变，形成交指型结构。
交指型滤波器：
平行耦合线到交指耦合型滤波器的演变
（二）同轴滤波器
频率范围/GHZ 18～27 27～40 40～60 60～80 80 ～100
3
滤波器的基本原理
• 滤波器定义
顾名思义就是对电磁波信号进行过滤，让需要的信号通
过，抑制不需要的信号，主要目的为了解决不同频段、不 同形式的无线通讯系统之间的干扰问题，其特性可以用通 带工作频段、插入损耗、带内波动、带外抑制、端口驻波 比、隔离度、矩形系数、功率容量、群时延指标来描述。
频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分
类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤 波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、陶瓷介质滤波器、 SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。这里按照 传输线的分类来对各种微波滤波器的主要特性进行详尽的分 析。
（一）微带滤波器
主要性能指标： 频率范围：500MHz～6GHz 带宽：10%～30% 插入损耗：5波器
5阶发夹型滤波器电路图
微带类椭圆函数滤波器： 平行耦合线滤波器、交指型滤波器等，获得在带内 较平坦的幅频特性，但带外抑制特性较差。微带类 椭圆函数滤波器，通过在带外引入衰减极点，能明 显改善滤波器的带外特性，比平行耦合线滤波器、 交指型滤波器有更好的电特性。并且微带类椭圆函 数滤波器具有较小的体积，同时，在超导状态，由 于导体薄膜的无载Q值很高，该种滤波器将在具有 较高选择性的同时又具有较低的插损，具有很好的 应用前景。
带通滤波器技术指标
电压驻波比则是波腹电压与波节电压的比值，即
Emax |Ei|+|Er| VSWR= Emin |Ei||Er|
Ei 为入射波电压, Er为反射波电压,当ZL和Z0都为实数时
Emax |Ei|+|Er| ZL VSWR= Emin |Ei||Er| Z0
带通滤波器技术指标
低通原型滤波器的衰减一频率特性；(a)巴特 沃斯响应；(b) 切比雪夫响应 (c)椭圆函数低通 原型
（a）
（b）
（c）
(1) 巴特沃斯低通滤波器：
如图(a)所示,通带内衰减曲线内十分平坦,被称为“最 平坦响应”又被称做“巴特沃斯（Butterworth）响 应”。其逼近函数为:
（2）切比雪夫低通滤波器
带通滤波器技术指标
• 带内波动
在规定的带宽内,插入损耗最大点减去最小点的即为带内 波动。又叫带内波纹或者通带波纹。指通带内信号幅度的 起伏程度，也受限于谐振器的固有Q值，一般希望尽可能 的小。
带通滤波器技术指标
• 带外抑制
又称阻带抑制,理想的滤波器是矩形的，通带内的信号全 部通过，通道外的信号全部过滤掉。 实际情况是，只能过滤掉一部分能量，带外抑制度反应了 对过滤信号的衰减幅度，对不需要的频率点，信号的抑制 能力，一般希望尽可能的大，并在通带范围外陡峭的下降， 通常取带外与带宽为一定比值的某一频率的衰减值作为此 项指标。 带外抑制这个概念实际上还是属于损耗的范畴，只是我们 现在所说指的是在通带外，信号的衰减已经被抑制得比较 充分，这个具体的损耗值就是带外抑制的值。
其中
滤波器频率变换
（1）低通到高通的变换
如图2.4所示,分别给出了低通原型滤波器和高 通滤波器的频率一衰减曲线,令它们的频率分 量分别为w‘和w。 通过相应的频率变换准则,可将低通原型滤波 器转换成高通滤波器,即将低通原型的通带和 阻带分别变换成高通滤波器的阻带和通带。 直观地说就是将图2.4中的频率一衰减曲线中 的w‘=0和w'=无穷大的点分别变换成w=无穷 大。和w=o的点，其频率变换的数学表达式为:
微带类椭圆函数滤波器
4阶微带开路环带通滤波器
交指型微带滤波器（微带、腔体皆可）：
频率范围：800MHz～16GHz 带宽：10%～100%，特殊要求3％～70％ 插入损耗：0.5～2dB(随带宽不同而不同) 阻带抑制：近端过渡带决定于滤波器节数，远端一般大于70dB 输入／输出阻抗：50Ω 输入／输出驻波：VSWR≤1.7:1（特别要求时可≤1.5:1） 通过功率：5W（特别要求时可达100W） 温度：-55～+85℃ 输入输出形式：SMA、N、L16等
带通滤波器技术指标
• 插入损耗
又称衰减,在理想情况下，插入到射频电路中的理想滤波 器，不应在其通带内引入任何功率损耗.然而现实中我们 无法消除滤波器固有的，某种程度的功率损耗。插入损 耗定量的描述了功率响应幅度与0dB基准的插值,其数学 表达式为:
其中PL 是滤波器向负载输出的功率，Pin 是滤波器从信 号源得到的输入功率，一般希望插入损耗越小越好。
普通无线电波
长波 中波 短波 超短波 分米 可 见 光
频率
微
波
红外线
紫外线
厘米 毫米 亚毫米
波长
1m
10cm 1cm 1mm 0.1mm
微 波 波 段 的 划 分
波段代号 UHF L S C X Ku
频率范围/GHZ 0.3～1 1～2 2～4 4～8 8～12 12～18
波段代号 K Ka U V W
微波滤波器基础知识
微波及其特点
所谓微波是一种具有极高频率（通常为300MHz-30 0GHz ），波长很短，通常为1m-1mm的电磁波。
光速 波长 = 频率f 0
微波具有似光性和似声性、穿透性、信息容量大 等特点。
电磁波
电磁波谱 3000GHz 3GHz 300GHz 300MHz 30GHz
• 半波长谐振器平行耦合滤波器（带通）
(a) 窄带结构
(b) 宽带结构
发夹型滤波器： 和平行耦合线滤波器结构相比，发夹型滤波器具有 紧凑的电路结构，减小了滤波器占用的空间，容易 集成，并且降低了成本。 发夹型滤波器是由发夹型谐振器并排排列耦合而成 ，是半波长耦合微带滤波器的一种变形结构，是将 半波长耦合谐振器折合成U字型构成的，因此与交 指式、梳状线式等其他微波滤波器结构相比，其电 路结构更加紧凑，具有体积小，微带线终端开路无 需过孔接地，易于制造等优点。
带通滤波器技术指标
• 驻波比的另一个含义相同的名称是回波损耗，单 位为分贝（dB），二者可如下换算：
带通滤波器技术指标
• 隔离度
为了区分在有两个或者两个以上通带情况下（例 如双工器，合路器）相互通带之间的带外抑制， 这时我们统一称带外抑制为隔离。 以双工器为例说明：收发隔离是指在网络分析仪 的两个通道分别接rx与tx端，而ATN端接50欧姆负 载时，整个频段（TX的高端点与RX的低端点之间 的带宽）或者两个通带内（RX频带内和TX频带内） s12或者s21的值。