微波滤波器设计培训教程

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
反射时延
? 滤波器单节的反射时延可近似估计为：
td
?
?
2 BW
? 实际调试中可以调节抽头耦合线的高度及粗细等 来调节
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。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。
滤波器指标的测试
? 双工器测试示意图：
网络分析仪
网络分析仪
PORT1 PORT2
TX
(发射)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
ANT
(天线)
50 Ω
RX
(接收)
双工器
PORT1 PORT2
50 Ω
TX
(发射)
ANT
(天线)
RX
(接收)
双工器
? RX测试图形
? TX测试图形
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
波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度 :
SF ? BW60dB ? f f U60dB- L60dB BW3dB 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.
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。
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。
带通滤波器技术指标
? 该指标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=20Log VSWR ? 1 VSWR+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。
滤波器的四种形式
? 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
? 即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.
? 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。
带通滤波器技术指标
? 矩形系数 ? 矩形系数是 60dB带宽3dB带宽的比值 ,它描述了滤
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，但实际情况是，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。
新员工培训
------微波滤波器基础知识介绍
微波及其特点
? 所谓微波是一种具有极高频率（通常为300 MHz~300GHz ），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。
滤波器的基本原理
? 滤波器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。
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
VSWR= Emax ? |Ei|+|Er| ? ZL Emin |Ei|?|Er| Z0