关于微波滤波器基础知识课件

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：
td
d 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：
td
n
BW
滤波器的实现形式
➢集总参数滤波器 ➢微带线、带状线滤波器 ➢同轴腔体滤波器 ➢波导滤波器 ➢介质滤波器
➢ 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。
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
VSWR=Emax|Ei|+|Er| 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
VSW R=Em ax|Ei|+|Er|ZL Em in |Ei||Er| Z0
➢ 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。
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• 矩形系数
➢ 矩形系数是60dB带宽3dB带宽的比值,它描述了滤波器在截 止频率附近响应曲线变化的陡峭程度:
f
普通无线电波
微波
红外线
可
见 光
频率
紫外线
长波 中波 短波 超短波 分米 厘米 毫米 亚毫米
波长
1m 10cm 1cm 1mm 0.1mm
微 波段代号
波
波 UHF
段 的 划
L S C X
分 Ku
频率范围/GHZ 波段代号
0.3～1
K
1～2
Ka
2～4
U
4～8
V
8～12
W
12～18
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。
滤波器的四种形式
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。
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• 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。
关于微波滤波器基 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~3
00GHz ），波长很短，通常为1m~1mm的电磁波
。
波长=
光速 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
3GHz
3000GHz 300GHz
c
300MHz 30GHz
同轴谐振腔滤波器
➢ 其结构排列比较灵活，适合于100MHz－40GHz频段带通 滤波器的设计，在当今移动通信频段领域使用最多的当是 同轴腔。
➢ 它的基本原理是根据四分之一开路线和二分之一短路线所 等效的LCR谐振电路。在实际的产品研发和生产中，我们 使用了改进的双同轴UIR(均匀阻抗匹配)四分之一波长谐振 结构。
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• 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。
带通滤波器技术指标
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：
回 波 损 耗 =20LogV SW R1 V SW R+1
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。
SFBW 60dBfU60dB- fL60dB BW 3dB f f U3dB- L3dB
带通滤波器技术指标
• 功率容量
➢ 滤波器能承受的最大信号通过功率，滤波器的脉冲功率容 量由其中强电场对介质的击穿来确定，这与滤波器的结构 和介质强度有关。通常同轴线和带状线结构的功率容量至 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.
➢ 这种结构的优点是：结构通用，易于开发移植，适用移动 通信全频段；调节范围大，对公差要求不高，非常适于初 等产品的低成本生产；功率容量大，采用电耦合输入输出 ，所以产品一致性和稳定性很好。
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:
IL= 10log Pin PL
➢ 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。
➢ 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源自文库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。
• 低通滤波器
低通滤波器电路原型
滤波器的四种形式
• 高通滤波器
滤波器的四种形式
• 带通滤波器
• 带通滤波器电路原型
滤波器的四种形式
• 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.