《滤波器原理简介》PPT课件

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设计软件
例: 带通滤波器设计过程
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设计过程 :
数学模型
网络综合
电路模型
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L3 Q=Q1
C3 Q=Q2
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L2 Q=Q1
C2 Q=Q2
L2 Q=Q1
C2 Q=Q2
S122() 12
1
FN2() PN2()
1
12KN2()
物理结构实现
优 化
真电 磁 软
带通双工器响应
带阻双工器响应
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几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
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二、双工器设计简介
目前我司可根据客户要求定制各种规格各种类型 无源器件产品类型： ➢ CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE…… ➢ 室内/室外 ➢ 单模块/机箱一体化 ➢ 双工器/耦合器/LNA/报警器……一体化设计 ➢ 滤波器/双工器/低通滤波器/陷波器……集成化设计
目录 ➢一、双工器在基站中的作用 ➢一、滤波器原理简介 ➢二、双工器设计简介
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一、双工器在基站中的作用
双工器在基站中的 作用是将发射和接 收信号相隔离，保 证接收和发射都能 同时正常工作.它是 由两组不同频率的 带通滤波器组成， 避免发射信号对接 收信号进行干扰。
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二、滤波器原理简介
滤波器是通信工程中常用的重要器件，它对信号具有 频率选择性，在通信系统中通过或阻断、分开或合成 某些频率的信号。
容飞结构 感飞结构
右上图的感飞/ 容飞位置上，若加 入容飞结构则实现 容飞，加入感飞结 构则实现感飞；
右下图的对称 飞位置上加入容飞 结构，可实现对称 飞，加入感飞结构 不能形成零点。
调试中，感飞 太强/弱，可以通过 勾/压飞杆来改变飞 杆强度；容飞或对 称飞太强/弱则需要 打开盖板，减短/加 长飞杆。
过滤水池 带通滤波器
阀门
抽头
通过水闸 窗口
过滤单元 谐振器
入水阀门 一级过滤 通过水闸 二级过滤 通过水闸……出水阀门
*阀门要求开得最大，保证最大的水流量； *每级过滤单元要求正常工作； *过滤单元密封良好、做工精良，避免水流失或者被损耗； *每级通过水闸要求大小适中，保证过滤单元有足够的工作时间，并且不阻塞水流
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滤波器抽头模型（阀门）
抽头为带通滤波器的馈电
装置。其结构关系到馈电强
度，以及与外部接口的匹配，
不同带宽，不同种类的滤波器
所用到的抽头是不一样的。总
的来讲有两种形式：
电耦合：通过电流或者电场
a
来进行耦合。 磁耦合：通过磁场进行耦合，
也称感性耦合。
对于同轴谐振器带通滤波
器，必须将输入/输出端的
抽头都设计到位，才能保证
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容飞 感飞
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几种传输零点
图为三种传输零点的响应。 传输零点可以增加相应频点的S12衰减。飞杆越强，则零点越靠近通带；飞 杆越弱，则零点越远离通带。
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双工器介绍
典型双工器模型
双工器由一个接收端滤波器和一个发射端 滤波器组成，实现收/发共用； 高/低端滤波器可以是带通、带阻、低通、 高通滤波器； 可以由各种谐振器滤波器组合； 最常见的是同轴谐振器带通滤波器组成的 双工器； 详细的介绍可以参考滤波器的介绍
通常的带通滤波器具有左 图所示的结构： 抽头：将外部输入信号馈 入滤波器或者将经过滤波器 的信号导出。 谐振腔：形成通带内的谐振 点； 耦合窗口：在谐振腔之间传 输电磁信号，同时调整成不 同的耦合度，以满足滤波器 设计的需要； 感飞，容飞，对称飞：形成 通带外的传输零点（即抑制 点）
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带通滤波器的水池模型源自文库
通带驻波较小。不合理的抽
头设计，会导致输入能量较
b
多被反射，S11较大，驻波调
不下来，通带插损增大。
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c
➢ 金属同轴滤波器的电耦合方式有两种，一种是探针耦合（b），一 种是直接馈电耦合（a）。
➢ 对于a中抽头，通过壁电流直接馈电，可以适用于带宽较宽的情况 ，结构稳定性好，是最常用的一种抽头方式。
➢ 对于b中的探针馈电方式，通过电场使得外部电路和第一个谐振腔 进行耦合，可以适用于窄带情况下，结构稳定性不好，不常用。
件
仿
结构设计
物理模型
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自主开发的仿真软件
自主开发团队 界面友好，仿真效率高 仿真效果好 持续优化
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模型
仿真
相关软件 完整的分析场分布和电压分布 温度补偿仿真 准确预测窗口尺寸和Q值 减少设计周期 完整有效的设计流程
测试
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测试软件 完整的自动测试套件 简化的测试流程 优化的测试周期 完整有效的测试方法 降低操作错误可能 成本降低
每个谐振腔有各自的谐振频率， 当相邻的两个腔发生耦合时，其谐 振频率相互“排斥”，耦合越强， “排斥”效果越明显，如左下图所 示。
所以，若将所有的耦合螺杆都 往里进，则通带带宽变宽。
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相邻耦合两腔电场分布图
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相邻耦合两腔磁场分布图
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相邻耦合两腔表面电流分布图
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带通滤波器的飞杆（额外水闸）
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以WCDMA的一个产品为例介绍滤波器的设计流程
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谢 谢！
2021/1/13
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滤波器主要类型
通常采用工作衰减来描述滤波器的幅值特性:
LA
10lg
Pin PL
(dB)
式中，Pin和PL分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。
根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
低通
带通
高通
带阻
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带通滤波器的工作原理
原始信号
滤波器响应
滤波后的信号
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带通滤波器的结构
➢ 对于c中的磁耦合方式，一般适用于窄带滤波器，结构可靠性高， 但装配不方便。
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谐振器模型（过滤单元）
左图为单个谐振腔的电场模型及其等 效电路原理图。
图为不带圆盘的谐振杆的圆腔谐振器， 谐振杆顶部与盖板形成的电容，可以 理解成等效电路中的端接电容。
等效电路中的谐振频率计算公式为：
f 1 2 LC
为谐振杆加入圆盘，相当于 加大了端接电容，圆盘越大，电 容越大，谐振频率越低；
同样加入调谐螺杆，也相当 于加大端接电容，螺杆进得越深， 端接电容值越大，谐振频率越低。
所以，将所有的调谐螺杆往 里进，则滤波器通带低偏。
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单腔谐振器电场分布图
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单腔谐振器磁场分布图
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两个谐振器的耦合模型（水闸）
左上图为两个圆形谐振腔相互 耦合的电场分布模型。
电磁场通过谐振腔之间的窗口 耦合；耦合螺杆的加入，“吸引” 电力线向螺杆集中，从而加强两相 邻腔的耦合效果。