滤波器工作原理

滤波器工作原理

滤波器定义：凡是有具有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。用来分开及组合不同频率，选取需要的信号频率，抑制不需要的信号频率的微波器件。主要功能是作为

各种电信号的提取、分隔、抑止干扰。

插入损耗：插入损耗简称插损，指模块置入系统后，对工作频段信号引入的衰减

带外抑制：带外抑制指，滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。

驻波比：表示阻抗的匹配情况

测试滤波器的系数S12：

S12表Port2的输出功率与Port1的输入功率的比值。假设输出功率为输入功率的50％,即功率较少一半，则S12的对数表示为：dB（S12）＝10Log（0.5）＝-3 即此时该频点的衰减为-3dB

所以要求铜带内F1~F2内的插损尽量小用于减少输出功率的损耗，而对于带外的信号，插损应尽量大用于抑制带外的信号。

测试滤波器的系数S11：

S11表反射回Port1的功率与Port1的输出功率的比值。假设输出功率为输入功率的1％，则S11的对数表示为：dB（S11）＝10Log（0.01）＝-20，即此时该频点的回波为-20dB换算为驻波比为1.22。

所以要求带内的驻波比应尽量小用于增强匹配，较少功率的反射。

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

射频信号f1-f2，通过滤波器，经过滤波器响应，通带内的插损较小，信号略微较小，带外信号经滤波器响应，被完全抑制掉。

滤波器谐振单元等效电路分析

⤋

单个谐振腔的电场模型及其等效电路原理图，电阻R来引入插入损耗

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：

当谐振时

Ls = 1 / (2 pi fr) Henry

Cs = 1 / (2 pi fr) Farad

滤波器谐振单元谐振曲线

例如：单个谐振单元在f=900MHz时谐振时产生如下谐振频点

单个谐振单元谐振时产生的曲线是一个波峰

单个谐振单元谐振时回波与驻波相对应是一个波谷。滤波器多个谐振谐振单元谐振曲线

多个谐振腔排列示意图

多个谐振单元在不同谐振频点谐振时产生的曲线，是多个波峰排列

多个谐振单元在不同谐振频点谐振时回波曲线中的多个波谷排列

整个滤波器的响应，可以理解为由n（n为滤波器腔数）个相关联的单腔谐振，通过一定的组合构成。如上图虚线表示。每个谐振腔，形成一个在通带内的谐振峰，谐振峰之间通过不同大小的窗口耦合，排列在通带内的不同位置，形成通带。

左下图为滤波器的回波草图。对于带通滤波器每个谐振腔就会在通带内形成几个传输极点。

回波与驻波相对应，回波曲线中的波谷，对应在驻波曲线中，也是一个波谷。

经过对滤波器每个谐振单元的调谐螺杆和耦合螺杆的调谐可以使使之完全匹配后可得如下滤波特性图。