滤波器测量方法PPT学习教案

1、会计学1滤波器测量方法滤波器测量方法 滤波器是通用的无源、线性、两端口器件。通常采用扫频传输/反射测试技术来完整的表征他的特性。 虽然滤波器是一种简单的电气元件，但是它的特性在元件测试系统中的地位是很重要的。一个带通滤波器，要求它对于指定带宽内的信号具有最小的损耗和失真，而对通带之外的信号，具有最大的抑制。为了精确地测试这些特性，要求测量系统的频率和功率电平在很宽的范围内都要非常精确。 比如对于窄的信道间隔的通讯系统要求滤波器有低的插入损耗，高的Q值和高的频率选择性，它们必须满足更严格的频响特性，具有较小的体积，这是对移动通信设备中的元件最基本的要求。第1页/共40页第2页/共40页incid

2、entdtransmitteVVlog20插入损耗 DUTV incidentV transmitted测量入射和传输电压的联结图测量入射和传输电压的联结图 第3页/共40页 上图为测量入射和传输电压的联结图。被测滤波器特性的测量精度会受到所选用的测量系统（信号源和接受机）的限制。信号源的精度、分辨率、稳定度和谐波以及接受机的灵敏度会影响测量。 关于通过无源线性器件无失真的传输有两个关键问题。首先，器件的幅度响应不许在使用的带宽内为固定值。这意味着在带段内的所有信号的衰减是恒等的。其次，器件的相位响应在同样的带宽内必须是线性的。如下图所示。第4页/共40页 无失真传输的关键无失真传输的关键 第

3、5页/共40页 在滤波器的带宽内偏离固定幅度响应的变化将引起信号失真。例如，滤波器通带显影的未经修正的测量，相对于它的中心频率具有的变化，可能引起带宽内信号衰减的变化为2dB。 在测量滤波器之前，先实现归一化将系统的频响从测量中消除。在归一化后，滤波器的频响仍然存在波动。这是由于系统的信号源和负载的匹配特性引起的。 象采用归一化将系统的频响从测量中消除一样，可以采用矢量误差修正的数学方法，将所有系统误差从被测件的测量中消除。这些误差是源和负载失配、传输和反射频响、方向性和串扰。误差修正之后所显示的测量值是三种测量显示中最精确的一种。 第6页/共40页 经误差修正后的滤波器通带响应在中心频率周围

4、的变化为。这种平坦度性能的提高保证了幅度的失真为最小，提高了滤波器设计的可信度，并且极大地提高了生产量。如下图所示。 第7页/共40页 带外抑制带外抑制：用来表征滤波器抑制带外所有信号的性能。它正比于系统的信噪比以及误码率（BER）。我们在测量带外抑制时，需要注意的是，仪器的的动态范围是决定测量带外抑制的关键因素。所以我们要先看看什么是动态范围。 动态范围定义为：在单次测量期间，接收机的最大输入电平与它的噪声背景电平之间的差值。动态范围究竟需要多大，这与所要求的测量精度有关，一般的经验认为：测量系统提供的动态范围要大于器件的指标。在测量过程中，可以通过以下的技术来扩大动态范围：第8页/共40页

5、第9页/共40页第10页/共40页第11页/共40页插入相位测试连接图插入相位测试连接图DUTReferenceTransmitted ferencedTransmitteInsertionRe*第12页/共40页第13页/共40页第14页/共40页第15页/共40页相位斜率技术相位斜率技术12f1f2ftDelayGroupg03601第16页/共40页第17页/共40页图图8 群延迟的孔径群延迟的孔径第18页/共40页V incidentV reflectedDUTV transmitted回波损耗连接图回波损耗连接图第19页/共40页第20页/共40页阻抗测量参考面的选择阻抗测量参考面的

6、选择V incidentV reflectedDUTReference Plane参考面第21页/共40页第22页/共40页滤波器参数计算示意图滤波器参数计算示意图第23页/共40页第24页/共40页通带平坦度通带平坦度12第25页/共40页第26页/共40页第27页/共40页1按键步骤1：第28页/共40页2中间结果讨论1：第29页/共40页3按键步骤2： 4中间结果讨论2：我们看到两条几乎重合的曲线，表明两次测量结果的重复性很好。实际上下面我们是要比较窄带测量模式的结果。第30页/共40页5按键步骤3： （1）MEAS1 选择通道1；（2）Transmission 选择传输测量。这时自动地

7、将检测方式选为窄带模式。6中间结果讨论3：这时我们看到什么？我们看到了原来这个滤波器有更好的止带特性，而普通的宽带模式测不到。第31页/共40页7按键步骤4：（1） DISPLAY ；（2） Data 关掉存储显示，只显示当前数据；（3） FREQ 重复设置测量频率范围；（4） Center 1 7 5 MHz 中心频率175MHz；（5） Span 1 0 0 MHz 跨度（扫宽）100MHz；（6） SCALE ；（7） Scale/Div 2 ENTER 刻度每格2dB；（8） MARKER 调用频标功能；（9） Marker Search 调用频标查找功能；（10）Bandwidth

8、查找缺省带宽值（出厂预置为3dB）；第32页/共40页8中间结果讨论4： 这时我们在屏幕上看到了这个滤波器的3dB带宽值，Q值及这个滤波器的带内损耗。大家可以自己想想如何看这个滤波器的6dB带宽。9按键步骤5：（1）Bandwidth 6 ENTER 设置6dB带宽；（2）Prior Menu ALL OFF 关闭所有频标。第33页/共40页10测量限制线模板功能：我们下面在看一下这个滤波器总体的通带特性和止带特性。首先定义出一个限制模板，要求滤波器在通带内的插入损耗不超过7dB，而在止带内的抑制要大于65dB。第34页/共40页（1）重新设定一下测量仪器A PRESET ；B FREQ ST

9、OP 7 0 0 MHz；C SCALE ；D Autoscale 。（2）设置通带最小限制线A DISPLAY ；B Limit Line Add Limit Add Min Line;C Begin Frequency 1 5 0 MHz D End Frequency 2 0 0 MHzE Begin Limit - 7 ENTERF End Limit - 7 ENTERG Prior Menu第35页/共40页(3)设置下止带最大限制线AAdd Max LineBEnd Frequency 7 0 MHzCBegin Limit - 7 5 MHzDEnd Limit - 7 5 M

10、HzEPrior Menu（4）设置下止带最大限制线AAdd Max LineBBegin Frequency 3 2 5 MHzCEnd Frequency 7 0 0 MHzDBegin Limit - 6 5 EnterEEnd Limit - 6 5 EnterFPrior MenuGPrior Menu第36页/共40页（5）打开限制线模板功能Limit Test ON（6）关闭限制线模板功能Limit Test OFF第37页/共40页滤波器输入端驻波比的好坏直接影响器件信号匹配的程度按键步骤1：（1）MEAS2 选择测试通道2；因为我们在继续先前的操作步骤，通道1已经被用于传输测量了，这时我们选择测试通道2做反射测量。（2）Reflection 选择反射测量；（3）SCALE Auto scale 调用自动刻度功能；因为