微波滤波器基础知识、原理和特点
微波滤波器
121. 滤波器简介2.滤波器的典型结构2.1 低通滤波器(Low Pass Filter)摘要：本文介绍了广播电视发射系统中常用的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器以及带阻滤波器的基本原理、典型结构及性能指标。
Abstract: Basic theory and typical structures of low pass filter, high pass filter,band pass filter and band stop filter are presented in this paper, the main specifications of these filters are introduced.射频滤波器是用来分离不同频率射频信号的一种器件。
它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，而只让需要的信号通过。
在广播电视发射天馈线系统中，滤波器是必不可少的设备。
为了对发射机产生的带外信号进行抑制，规范输出信号的频谱，一般在发射机的输出端和天线之间加接输出滤波器。
滤波器还是构成多工器必不可少的设备。
滤波器按频率的通带范围可分为低通、高通、带通和带阻四个类型。
这四种滤波器在广播电视发射系统中都有应用，其中以带通滤波器的应用最为广泛。
滤波器设计的基本思路是根据滤波器的指标要求（如中心频率、通带带宽、通带损耗、阻带衰减以及输入输出阻抗等），选定低通原型滤波器（常用的包括巴特沃斯函数、切比雪夫函数和椭圆函数等）及谐振腔的数目；然后通过频率变换得到所需滤波器的理论模型；最后通过实际结构或电路来实现滤波器。
调频和电视的发射频率为50MHz—862MHz，即VHF和UHF波段，如果在这么高的频率上用集中参数元件实现滤波功能，那么器件的损耗很大，功率容量受到限制，而且性能不稳定。
因此，一般情况下，高频率范围内的滤波器都是用分布电感和分布电容来实现的。
同轴传输线和波导是两种最常用的微波滤波器实现结构。
滤波器基础知识
滤波器基础知识一、滤波器概述滤波器是一种二端口网络（各类电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路为微波网络），它允许输入信号中特定的频率成分通过，同时抑制或极大的衰减其它频率成分，还可用来分开或组合不同的频率段。
目前由于在雷达、微波、无线通信，特别是移动通信，多频率工作越来越普遍，还需要在有限的频谱范围内划分出更多的频段给不同的运营商，以满足多种通信业务的需求，各频道间的间隔规定非常的小。
为避免信道间相互干扰，需要在所有系统内配置高性能的滤波器。
滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。
总之，从超长波经微波到光波以上的所有电磁波段都需要用到滤波器。
二、滤波器的主要分类：（按应用分）⑴低通滤波器通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。
⑵高通滤波器与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。
⑶带通滤波器通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。
⑷带阻滤波器与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
除腔体滤波器外，还有：微带电路滤波器、晶体滤波器、声表面滤波器、介质滤波器等等，按不同的作用或功能等有不同的分类。
现在公司生产的一般都是带通腔体滤波器和双工器，因此我们主要以腔体滤波器进行分析和讲解，腔体滤波器的谐振器全部都由机械结构组成，本身有相当高的Q 值（数千甚至上万），非常适合于低插入损耗（＜1dB）、窄带（1%-5%）、大功率（可达300W或更高）传输等应用场合，工作性能较为稳定。
但该类滤波器具有较大体积且有寄生通带，加工成本相对较高，但特别适合应用于现代移动通信基站或直放站中使用。
三、公司滤波器的发展公司成立至今无源产品的发展情况：无线信息传输技术是正在蓬勃发展的重要领域。
滤波器是一个常用的、必备的、广泛使用的部件。
自公司发展以来，无源类产品在公司领导的重视下，不断进行改进和创新，从波导滤波器、结构腔等到现在的一体腔，从以前的仿制到现在自主知识产权的发明专利。
微波滤波器设计培训教程-(附加条款版)
微波滤波器设计培训教程一、引言微波滤波器是微波通信系统、雷达系统、电子对抗系统等领域中不可或缺的组成部分。
随着现代通信技术的快速发展，微波滤波器的设计和应用日益受到重视。
本教程旨在为从事微波滤波器设计的工程师和技术人员提供系统的培训，帮助学员掌握微波滤波器的基本原理、设计方法和实际应用。
二、微波滤波器的基本原理1.滤波器的定义与分类滤波器是一种选频元件，用于从输入信号中选出特定频率范围内的信号，抑制其他频率的信号。
根据滤波特性，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
2.微波滤波器的原理微波滤波器利用微波电路的传输特性，实现对特定频率范围内信号的传输或抑制。
其主要原理包括谐振、耦合和阻抗匹配等。
三、微波滤波器的设计方法1.谐振器设计谐振器是微波滤波器的核心部分，用于实现信号的谐振。
谐振器的设计包括谐振频率、品质因数和耦合系数等参数的确定。
常用的谐振器有微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
2.耦合系数设计耦合系数是描述谐振器之间相互作用的参数，它决定了滤波器的带宽和带外抑制。
耦合系数的设计包括相邻谐振器间的耦合和级联谐振器间的耦合。
3.阻抗匹配设计阻抗匹配是确保微波滤波器在输入和输出端口与外部电路阻抗匹配的过程。
阻抗匹配设计包括传输线匹配、阻抗变换器设计和反射系数优化等。
四、微波滤波器的实际应用1.微波滤波器的应用领域微波滤波器广泛应用于通信系统、雷达系统、电子对抗系统、导航系统等领域。
其主要功能是实现信号的滤波、放大、混频等。
2.微波滤波器的选型与调试根据实际应用需求，选择合适的微波滤波器类型和参数。
在调试过程中，通过调整谐振器、耦合系数和阻抗匹配等参数，实现对滤波器性能的优化。
五、总结本教程系统地介绍了微波滤波器的设计原理、方法和实际应用。
通过学习本教程，学员可以掌握微波滤波器的设计要点，提高实际工程应用能力。
希望本教程能为我国微波滤波器技术的发展做出贡献。
微波滤波器的设计方法1.谐振器设计选择谐振器类型：根据应用需求和频率范围，选择合适的谐振器类型，如微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
微波滤波器基础
带通滤波器技术指标
• 功率容量
➢ 滤波器能承受旳最大信号经过功率，滤波器旳脉冲功率容 量由其中强电场对介质旳击穿来拟定，这与滤波器旳构造 和介质强度有关。一般同轴线和带状线构造旳功率容量至 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.
既有移动通信系统主要使用频段
2. CDMA (Code-Division Multiple Access)码分
多址 ➢ 上行：824MHz-849MHz； ➢ 下行：869MHz-894MHz。 ➢ 目前中国联通CDMA使用旳频率为 ➢ 上行：825MHz-835MHz； ➢ 下行：870MHz -880MHz
• 低通滤波器
低通滤波器电路原型
滤波器旳四种形式
• 高通滤波器
滤波器旳四种形式
• 带通滤波器
• 带通滤波器电路原型
滤波器旳四种形式
• 带阻滤波器
带通滤波器技术指标
• 通带工作频段
➢ 指滤波器允许经过电磁波旳频率范围。通带旳了 解在生产过程提供旳技术指标要求严格了旳，不 需要怎样旳去按照上面旳定义去详细计算。也能 够这么说，假如我们旳差损要求是0.8db，通带需 要10M旳带宽，那么我们旳通带就能够说成是 0.8db带宽为10M.
既有移动通信系统主要使用频段
6.WLAN(wireless local area network)无线局域网
➢ 无线局域网在5.8 GHz和2.4 GHz两个频段都能够用做无线 局域上网频段,
➢ 2.4 GHz: 2400MHz-2483.5MHz ➢ 5.8 GHz: 5725MHz-5850MHz
微波超宽带滤波器PPT课件
信道容量大
衰减较少
UWB 技术特点
定位精确
数据传输效率极 高
很好的保密性
成本低和功 耗低
几种超宽带微波滤波器的设计方法
1、平行耦合线设计公式的改进 2、带有开路枝节的环形谐振器 3、双模双环谐振器形式 4、带调谐枝节及微扰的正方环形谐振器 5、多模谐振器形式
几种超宽带滤波器的设计实例
1、双模谐振器设计超宽带滤波器 2、一种具有宽阻带特性的超宽带滤波器 3、四分之一波长短截线超宽带滤波器的设计 4、2GHz-4GHz梳型超宽带滤波器设计
滤波器是各种无线通信、雷达等系统中必不可少的重要 器件之一，它能有效地滤除各种无用信号及噪声，降低各通 信频道问的信号干扰，从而保障通信设备的正常工作，实现 高质量的通信，进而达到频谱资源的有效利用。随着现代通 信技术向着高速、宽带、大容量的方向发展，有限频谱资源 的分配日趋紧张，为了使各种通信系统互不干扰，迫切需要 研究开发高性能的微波、毫米波滤波器。尤其是超宽带通信 系统成为近年来的研究热点，通信系统要求收发信机的工作 带宽要高达几GHz，这就对微波滤波器设计提出了更高的要 求：更宽的带宽、更低的损耗、更小的体积以及陡峭的阻带 特性等。传统窄带是指相对带宽小于1％，相对带宽在1％到 20%之间被称为宽带，超宽带特指相对带宽大于20％或带宽 大于500 MHz。
论文总体结构
一、引言
滤波器概述
微
波 二、理论基础 微波滤波器的分类 超
宽
超宽带技术概述
带
滤
几种超宽带微波滤波器的设计方法
பைடு நூலகம்
波 器
三、应用设计 几个超宽带微波滤波器的设计实例
超宽带滤波器发展趋势
四、结论
本文主要内容
2024版MPF微波光子学滤波器详解PPT课件
01微波光子学滤波器概述Chapter微波光子学基本概念微波光子学定义01微波光子学应用领域02微波光子学技术031 2 3滤波器定义滤波器在微波系统中的作用滤波器性能指标滤波器在微波系统中的作用MPF技术原理及特点MPF 技术原理MPF技术特点MPF实现方式02 MPFChapter常见MPF结构类型光纤光栅型MPF利用光纤光栅的周期性折射率调制实现滤波功能，具有插入损耗低、带宽可调等优点。
环形谐振腔型MPF通过环形谐振腔的选频作用实现微波信号滤波，具有高Q值、窄带宽等特点。
Mach-Zehnder干涉仪型MPF基于Mach-Zehnder干涉原理，通过调节干涉臂长度实现滤波功能，具有灵活性高、可调谐范围大等优势。
工作原理及性能参数工作原理性能参数优缺点分析优点缺点03 MPFChapter设计方法论述基于传输线理论的设计方法时域有限差分法（FDTD）耦合模理论光电器件性能限制光电器件的带宽、损耗、噪声等性能会直接影响MPF的性能。
解决方案包括采用高性能的光电器件、优化器件结构和工艺等。
温度稳定性问题MPF的性能会随温度的变化而发生变化，影响滤波器的稳定性。
解决方案包括采用温度补偿技术、选择温度稳定性好的材料等。
偏振相关问题MPF对输入光的偏振状态敏感，不同偏振态下滤波器的性能会有所不同。
解决方案包括采用偏振不敏感的光电器件、设计偏振控制器等。
关键技术挑战及解决方案窄带MPF设计案例介绍了一个窄带MPF的设计过程，包括滤波器结构的选择、参数的优化、仿真结果的验证等。
该案例展示了如何根据实际需求设计出满足性能指标的MPF。
介绍了一个宽带MPF在无线通信系统中的应用，包括滤波器的性能指标、应用场景、实际效果等。
该案例展示了MPF在实际应用中的优势和潜力。
介绍了一个具有多种功能的MPF的设计和实现过程，包括多通带滤波、可调谐滤波等功能的实现方法和效果展示。
该案例展示了MPF设计的灵活性和多样性。
宽带MPF应用案例多功能MPF设计案例典型案例分析04 MPFChapter通信系统架构简介发射端包括信源编码、信道编码、调制等模块，用于将信息转换为适合传输的信号。
微波工程-第8章微波滤波器
微波工程基础 第八章 微波滤波器
第8章
微波滤波器
* 微波滤波器是可以用来控制系统的频率响应的二端口无源微波器件。
微波工程基础
第八章 微波滤波器
* 典型的滤波器相应包括低通、高通、带通和带阻。 * 滤波器在通带内提供信号的传输，在阻带内提供信号的衰减。 * 微波滤波器的两种设计方法——镜像参量法和插入损耗法。 * 实现微波滤波器的两种手段——理查德变换和科洛达恒等关系。
低通原型电路→低通、高通、带通和带阻滤波器 滤波器的转换之阻抗定标/频率定标 ——源阻抗 R
0
实际低通
1
时，
c
1
滤波器的元件值
源阻抗定标后
频率定标后的元件值
L R0 L C C / R0
频率定标？
Rs R0
R0 RL RL
L / c Lk
g0 1
c 1
k2 1
8-16
微波工程基础 第八章 微波滤波器 最平坦低通滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线
微波工程基础 第八章 微波滤波器
8.3.3 等波纹低通滤波器的原型
等波纹低通滤波器原型的元件值
8-18
微波工程基础 第八章 微波滤波器 等波纹低通滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线
8-40
微波工程基础 第八章 微波滤波器 用电容性耦合并联谐振器的带通滤波器
微波工程基础 第八章 微波滤波器
利用 K, J 变换器变换成只有一种电抗元件的方法
8-41
8-42
PLR 1 k 2 c
(整理)微波滤波器讲稿
0102微波滤波器是一种在微波频段内选择性地传输或抑制特定频率信号的器件。
利用不同频率信号在传输线上的传播常数不同，实现频率选择性的传输或反射。
定义基本原理定义与基本原理早期采用集总元件（如电感、电容）实现，体积大、性能差。
中期随着微带线、波导等传输线技术的发展，滤波器逐渐小型化、高性能化。
•近期：基于新材料、新工艺的滤波器不断涌现，如高温超导滤波器、光子晶体滤波器等。
现状多种技术并存，各有优缺点，适用于不同应用场景。
随着5G、6G等通信技术的发展，对滤波器性能的要求不断提高，推动滤波器技术不断创新。
移动通信基站、终端设备等。
卫星通信地面站、卫星载荷等。
雷达系统收发组件、信号处理等。
电子对抗侦察、干扰等。
适应移动设备、可穿戴设备等应用场景的需求。
小型化、轻量化低插损、高带外抑制等，提高系统整体性能。
高性能适应多模多频、宽带通信等应用场景的需求。
多频带、宽频带满足大规模生产、商业应用的需求。
高可靠性、低成本允许低频信号通过，对高频信号具有较大的衰减作用。
低通滤波器允许某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号具有较大的衰减作用。
带通滤波器允许高频信号通过，对低频信号具有较大的衰减作用。
高通滤波器阻止某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号影响较小。
带阻滤波器01集中参数滤波器由集总元件（如电阻、电容、电感）构成，适用于低频段。
02分布参数滤波器由分布参数元件（如传输线、波导）构成，适用于高频段。
03混合式滤波器结合集中参数和分布参数元件，实现宽频带、高性能的滤波特性。
03采用同轴线作为传输线，具有低损耗、高功率容量等优点，但体积较大。
同轴线滤波器采用微带线作为传输线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，但插入损耗较大。
微带线滤波器采用波导作为传输线，具有高Q 值、低插损等优点，但体积较大且不易于集成。
波导滤波器按传输线类型分类插入损耗不同类型滤波器的插入损耗不同，一般来说，微带线滤波器的插入损耗较大，而同轴线滤波器和波导滤波器的插入损耗较小。
微波滤波器重要基础知识点
微波滤波器重要基础知识点
微波滤波器是一种用于处理微波频段信号的重要电子组件。
在无线通信、雷达系统、卫星通信等领域中广泛应用。
下面是微波滤波器的一些基础知识点：
1. 滤波器的作用：微波滤波器用于选择性地传递或阻止特定频率范围内的信号。
它可以通过削弱或消除不需要的频率分量来提高系统的性能和抗干扰能力。
2. 常见的微波滤波器类型：微波滤波器可以根据其工作原理和结构分为几种类型，包括振荡器型滤波器、共振型滤波器、谐振型滤波器、微带滤波器、微波管滤波器等。
3. 滤波器的频率响应：滤波器的频率响应是指滤波器在不同频率下的传输特性。
常见的频率响应类型包括低通、高通、带通、带阻等。
4. 滤波器的参数：微波滤波器的主要参数包括中心频率、带宽、插入损耗、波纹、阻带衰减等。
不同应用场景下，对这些参数的要求是不同的。
5. 微波滤波器的设计方法：微波滤波器的设计是一个复杂的过程，需要考虑到滤波器类型、器件参数选取、传输线特性以及加载元件等因素。
常见的设计方法包括矩形波导滤波器、微带线滤波器、集总参数滤波器等。
6. 微波滤波器的应用：微波滤波器广泛应用于无线通信系统中，用于去除杂散信号、降低噪声、改善信号质量。
同时，在雷达系统、卫星通信、无线电广播等领域中也有着重要的应用。
以上是微波滤波器的一些重要基础知识点，它们对于理解微波滤波器的原理、设计和应用具有重要意义。
在实际应用中，需要综合考虑不同因素，选择合适的滤波器类型和参数，以满足系统的要求。
微波滤波器原理
微波滤波器原理
微波滤波器是一种电子器件，常用于微波信号的处理和整形。
它的主要作用是滤除不需要的频率成分，以保证信号在特定频段内的传输质量。
微波滤波器的原理基于信号的频率选择性。
它通过在信号通路中引入特定的频率响应特性，从而实现对特定频率范围内的信号的增强或削弱。
微波滤波器的设计通常基于两种基本的滤波器类型：低通滤波器和带通滤波器。
低通滤波器允许低频信号通过，并将高频信号滤除；带通滤波器则只允许某一频段内的信号通过，而将其他频率的信号滤除。
微波滤波器的工作原理可以分为两种常用的方法：一种是基于传输线的波导滤波器，另一种是利用谐振腔的共振滤波器。
波导滤波器是通过在传输线中引入不同类型的结构来实现滤波的。
这些结构可以是改变传输线的宽度、高度、间距等，以改变信号在传输线中的传播特性。
通过选择不同类型的结构，可以实现不同频率响应的滤波器。
谐振腔滤波器则是通过在传输线上引入谐振器来实现滤波的。
谐振腔是一种能够使特定频率的信号在腔体中得到增强的结构。
通过调整谐振腔的尺寸和形状，可以实现对特定频率的滤波作用。
微波滤波器通常可以根据具体的应用需求选择不同的类型和结构。
它们可以用于无线通信系统中，用于滤除杂散信号和噪声；也可以用于雷达系统中，用于信号的整形和提取等。
无论是哪种应用，都需要根据具体的频率要求和信号特性来选择合适的滤波器。
滤波器双工器理论基础与设计
RES ID=R1
R=1 Ohm
PORT P=2
Z=1000 Ohm
Graph 2
0
-10
-20 DB(|S[2,1]|) Schematic 3
-30
DB(|S[1,1]|)
Schematic 3
-40
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
Frequency (GHz)
Graph 3
-20
-30
Graph 1
1.81 GHz -0.143
DB(|S[2,1]|) Schematic 2
-40 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 Frequency (GHz)
耦合系数：M j, j1
f
2 e
f
2 e
fm2 fm2
17
微波滤波器双工器理论基础与设计
0
-10
-20
-30
-40 1.4
DB(|S[1,1]|) Schematic 4
DB(|S[2,1]|) Schematic 4
1.5
1.6
1.7
1.8
Frequency (GHz)
19
微波滤波器双工器理论基础与设计
Q值：Q
0
腔体平均储能 腔体消耗功率
串联谐振电路：Q 0L 1 R 0RC
并联谐振电路：Q
R
0L
Байду номын сангаас0RC
0(1
j 2Q
)
0
20
微波滤波器双工器理论基础与设计
d)微波谐振器间耦合
耦合系数：M j, j1
《微波滤波器的设计》课件
提高信号传输安全性：防止信号被非法窃取或干扰，提高信号传输 安全性
微波滤波器的分类
按照频率范围分类：低频滤波器、中频滤波器、高频滤波器 按照结构分类：腔体滤波器、波导滤波器、微带滤波器、介质滤波器 按照功能分类：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器 按照应用分类：通信滤波器、雷达滤波器、电子对抗滤波器、医疗滤波器
传输线参数：包 括阻抗、相位常 数、衰减常数等
传输线匹配：实 现信号的无反射 传输，提高传输 效率
滤波器技术参数
插入损耗：滤波器对信号的 衰减程度
带宽：滤波器允许通过的频 率范围
频率范围：滤波器能够工作 的频率范围
阻抗匹配：滤波器与信号源 和负载的阻抗匹配程度
滤波器类型：低通、高通、 带通、带阻等
滤波器结构：LC滤波器、 陶瓷滤波器、声波滤波器等
滤波器设计流程
确定滤波器类型：低通、高通、带通、带阻等 确定滤波器参数：中心频率、带宽、阻带衰减等 设计滤波器结构：如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆函数等 仿真验证：使用仿真软件进行滤波器性能验证 制作实物：根据设计结果制作实物滤波器 测试性能：对实物滤波器进行性能测试，确保满足设计要求
添加标题
添加标题
优点：简单易行，适用于各种微 波滤波器
应用：广泛应用于微波滤波器的 设计和优化中
传输线法
传输线法是一种常用的微波滤波器设计方法 传输线法通过分析传输线上的电压、电流和阻抗，来设计滤波器 传输线法可以设计出各种类型的滤波器，如低通、高通、带通等 传输线法设计滤波器的优点是简单、直观，易于理解和实现
微波滤波器的应用场景
通信系统：用于接收和发射信 号，提高信号质量
通信系统微波滤波器——基础、设计与应用
通信系统微波滤波器——基础、设计与应用微波滤波器是通信系统中起到关键作用的组件之一，用于实现对不同频率信号的分离和滤除。
下面将介绍微波滤波器的基础知识、设计原理以及在通信系统中的应用。
1. 基础知识：微波滤波器是一种能够在微波频段（300 MHz至300 GHz）内滤除或选择特定频率的设备。
它的主要作用是通过滤除或衰减不需要的频段，使有效信号传输更加稳定和可靠。
常见的微波滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
2. 设计原理：微波滤波器的设计需要考虑频率响应、插入损耗、抑制带宽和群延迟等参数。
设计过程中的关键是选择合适的滤波器拓扑结构、参数和设计技术。
常见的设计方法包括传输线法、谐振腔法、微带线法和分布式元件法等。
此外，优化设计和仿真软件也起到重要的辅助作用，例如ADS、HFSS和CST等。
3. 应用：微波滤波器广泛应用于各种通信系统中，包括卫星通信、射频通信、移动通信和雷达系统等。
在卫星通信中，滤波器用于分离出天线接收到的有效信号，并滤除干扰和噪音。
在射频通信中，滤波器用于频分多址（FDMA）和频分复用（FDM）等信号的分离和选择。
在移动通信中，滤波器用于通信信号的整形和频率选择。
在雷达系统中，滤波器用于滤除回波和混频干扰。
微波滤波器在通信系统中的应用要求其具备稳定性、高性能和可靠性。
因此，在设计和制造过程中，需要严格控制工艺和材料选择，以确保滤波器的性能和可靠性达到要求。
总而言之，微波滤波器是通信系统中实现信号分离和滤除的关键组件。
了解微波滤波器的基础知识和设计原理，能够指导设计师在实际应用中选择合适的滤波器类型和设计方法。
同时，掌握优化设计和仿真软件的使用，能够提高设计效率和性能。
微波滤波器在通信系统中的广泛应用说明其在通信技术发展中的重要地位。
第七章微波滤波器的基本概念与理论
LR
，或者电压驻波比 VSWR ，则
LAr 10 lg 1 10
0.1LR
dB
VSWR 1 2 LAr 10 lg 1 dB VSWR 1
21
7.3.3 椭圆函数低通原型滤波器
椭圆函数滤波器的两种实现如图所示：
图7.3.2 椭圆函数的低通原型滤波器
图7.6.3 Kuroda恒等式
53
7.6.3 耦合线等效电路 • 一般的耦合线网络如图所示：
图7.6.6 一般的耦合线网络
54
• 利用下面的四端口电压－电流关系：
I1 I v 2 p I3 t I4
• 对于无损耗网络，Richards变换定义如下：
t j tan
其中，
vp
l
47
•
与频率成正比，可以表示为：
其中
0 是在参考频率 0 时的 值。
0 0
48
• 令 tan ，
0 / 2
则得到频率映射：
tan 2 0
c L 0 g c c g C c 0
28
图7.4.1 低通原型到实际低通的变换
29
7.4.2 高通变换 • 低通原型到高通滤波器的频率变换规则为：
c c
• 元件变换规则为：
1 0 L c c g
ln coth
LAr 17.37
19
sinh
2n
• Chebyshev低通原型滤波器的阶数由下式决定：
10 1 arcosh 0.1LAr 10 1 n arcosh s
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 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。
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。
微波滤波器基础知识、原 理和特点
微波及其特点
➢ 所谓微波是一种具有极高频率（通常为300MHz-30 0GHz ），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
3000GHz 3GHz 300GHz 300MHz 30GHz
低通原型滤波器的衰减一频率特性；(a)巴特 沃斯响应；(b) 切比雪夫响应 (c)椭圆函数低通 原型
（a）
（b）
（c）
(1) 巴特沃斯低通滤波器：
如图(a)所示,通带内衰减曲线内十分平坦,被称为“最 平坦响应”又被称做“巴特沃斯（Butterworth）响应” 。其逼近函数为:
（2）切比雪夫低通滤波器
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。
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：
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。
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:
➢ 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。
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
低通原型和高通滤波器中的电感、电容变换 公式为：
（2）低通到带通
同理，其频率变换数学表达式为：
低通原型滤波器和带通滤波器的电感、电容 变换公式分别为：
（3）低通到带阻的频率变换
低通到带阻的频率变换表达式：
低通原型与带阻滤波器电感、电容之间的变 换关系：
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.
• 低通滤波原型
低通滤波器电路原型
• 低通原型滤波器的理想化衰减一频率特性 如图1所示。纵坐标代表衰减量，横坐标代 表频率。当田w小于w1,时,信号的衰减量近 似等于零,称之为通带;当w>w1,时,信号的 衰减量近似为无穷大,称之为阻带,其中w1 称为“截止频率”。 实际上,滤波器根据 其所逼近的函数不同分为：最平坦低通滤 波器（巴特沃兹滤波器）、切比雪夫低通 滤波器、椭圆函数低通滤波器。
如图(b)所示,通带内的衰减曲线幅度相等,而且具有 规律性的起伏、变化,于是被叫做“等波纹响应”,又 被称为“切比雪夫(Tchebyscheff)响应”。其逼近函 数：
其中
（3）椭圆函数低通滤波器 其原型滤波器又被叫做考尔(Cauer)滤波器,它 的通带和阻带都具有切比雪夫的波纹特性。 其低通原型的逼近函数为:
➢ 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||到高通的变换
如图2.4所示,分别给出了低通原型滤波器和高 通滤波器的频率一衰减曲线,令它们的频率分 量分别为w‘和w。
通过相应的频率变换准则,可将低通原型滤波 器转换成高通滤波器,即将低通原型的通带和 阻带分别变换成高通滤波器的阻带和通带。 直观地说就是将图2.4中的频率一衰减曲线中 的w‘=0和w'=无穷大的点分别变换成w=无穷 大。和w=o的点，其频率变换的数学表达式为:
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。
滤波器的基本形式