滤波器的定义、参数以及测试方法

认证部物料培训

滤波器

主讲人：邹一鸣

一、滤波器的定义

滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。

主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。

滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。

滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。

二、滤波器的分类

滤波器按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器

模拟滤波器可以分为声表滤波器和介质滤波器

三、声表滤波器的原理及特点

声表面波滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应做成的。所谓压电效应，即是当晶体受到机械作用时，将产生与压力成正比的电场的现象。具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。声表面波滤波器的英文缩写为SAWF，声表面波滤波器具有体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。在有线电视系统中实现邻频传输的关键器件。

声表面波滤波器的特点：

（1）频率响应平坦，不平坦度仅为±0.3-±0.5dB，群时延±30-±50ns。

（2）SAWF矩形系数好，带外抑制可达40dB以上。

（3）插入损耗虽高达25-30dB，但可以用放大器补偿电平损失。四、声表滤波器的内部结构

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Settings\zouym\桌面\

五、声表滤波器的技术指标及含义

1.绝对衰减：指的是在滤波器的输出功率与输入功率的差值，然后取绝对值，因输入功率比输出的功率大。所以，得到的会是一个负值，故需要取绝对值。

在功率计算当中，mW和dB的换算方法

dBm = 10 x log[ 功率/mW]

其中，mW是功率的单位，dB是增益的单位

dBm、dBi、dBd、dBc、dB的定义和区别

1.dBm是一个表征功率绝对值的量，计算公式为：10lgP（功率值/1mW）。

dBi和dBd是表征增益的量（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。

有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。

4. dB是一个表征相对值的量，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）

2.插入损耗：

插入损耗是不带滤波器时，从源到负载转换的信号电压与带滤波器时，从源到负载转换的信号电压之比（单位是dB）

绝对衰减与插入损耗的区别

绝对衰减是是在阻带上，滤波器对输入信号的绝对衰减；而插入损耗则是指在允许通过的频带范围内，新插入的元器件对电路带来的损耗值。

3中心频率（fc）：带通滤波器（或带阻滤波器）的两个3dB之间的中点。

4每3.84MHz的带内波动：在同频带范围内，每3.84MHz小频段的功率偏差。

5带内波动：在通频带内，功率的最高值与功率的最小值之差，带内波动是越小越好。

6电压驻波比（VSWR）：电压驻波比描述的是驻波最大电压与驻波最小电压的比。其与电压反射系数的大小有关，也与输入端口的S11和输出端口的S22的大小有关。

驻波：频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两

列行波叠加后形成的波为驻波

相关计算公式

对於输入端口：电压驻波比Sin定义Input=(1+|S11|)/(1-|S11|) 对於输出端口：电压驻波比Sout定义Out=(1+|S22|)/(1-|S22|)

7.不平衡端口匹配阻抗：高速 PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为50欧姆。这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便

8.输入电平：输入信号的电压值

六、声表滤波器的参数认证

1.绝对衰减：

测试设备：电源，综测仪（或频谱仪），PC，万用表

测试方法：用PC控制产品处于发射状态；

用综测仪检测声表滤波器的输入端的功率，记录输入功率Pin；用综测仪测试声表滤波器输出端的功率，用电流表测试声表滤波器的工作电流，用电压表检测声表滤波器的工作电压(如下图所示)，用PC控制产品用最大功率发射，记录最大功率Pmax，并记录最大功率时声表滤波器的电压U及电流I。

P=/P max-Pin/

2.中心频率（fc）

测试设备：频谱仪

测试方法：将频谱仪的带宽设置好，用频谱仪测试声表滤波器的输出频率，记录测试数据。

Fc=（Fb-Fa）/2

3.带内波动：

测试设备：频谱仪

测试方法：将频谱仪的带宽设置好，然后我们读出带内的最高功率W h 与带内的最低功率W l，然后根据计算公式：W=W h-W l；得出结果。

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