滤波器基础知识简介.ppt

1、A，1，滤波器基本原理简介，无源专业部Liu yuanqing，A，2，内容提要，摘要滤波器类型定义定义滤波器性能的电气特性指示器各种滤波器的性能特性摘要，A，3，摘要，滤波器是射频系统的重要组成部分之一，主要用于反射频率选择-不需要的干扰频率信号经典滤波器应用示例是接收机或发射机前端，如图1、图2所示。A，4，摘要，图1超冲接收机前段，A，5，摘要，如图1所示，滤波器广泛应用于接收机的RF，if和基带部分。尽管此数字技术的发展，使用数字滤波器的模拟滤波器可以替代基带或中频部分，但完全不能替代RF部分的滤波器。因此，滤波器是射频系统中不可缺少的关键组件之一。A、6、过滤器的类型以及对过滤器进行

2、分类的方法有多种。例如，按频率选择的特性可以分为低通、高通、带通、带阻滤波器等。LC过滤器、saw/body声过滤器、螺旋过滤器、介质过滤器、型腔过滤器、高温超导过滤器、平面结构过滤器。A、7、过滤器的类型，可以分类为Chebyshev、广义Chebyshev、batworth、gauss、Bessel函数、椭圆函数等。徐璐对于其他过滤器分类，主要从徐璐其他过滤器特性要求描述过滤器的多个特性。A，8，过滤器的类型，在过滤器的这些众多分类方法中描述的不同的过滤器有很多不同的特征，集中体现了在实际工程应用中必须综合考虑过滤器的需要这一事实。也就是说，在设计用户要求时，必须综合考虑用户要求。选择滤波

3、器时，首先要确定的是使用低通、高通、带通或带阻滤波器。以下说明了按频率选择的特性分类的高通、低通、带通和带阻频率响应特性及其功能。A、9、过滤器类型、巴特沃斯和Chebyshev低通过滤器、A、10、过滤器类型、巴特沃斯和Chebyshev带通过滤器、A、11、过滤器类型、巴特沃斯和Chebyshev高通过滤器、低功率广泛用于混频器部分的镜像抑制，频率源部分的谐波抑制等。频带广泛用于接收机前端信号选择、发射机功率放大器后杂散抑制、频率源杂散抑制等。A，14，定义滤波器性能的电气特性指示符，滤波器是微波RF系统中广泛使用的功能组件，必须具有用于描述该组件的系统性能要求的相应电气性能指示符。不同的

4、应用实例对过滤器的某些电气性能特性有不同的要求。A，15，定义滤波器性能的电气特性指标，描述滤波器电气性能技术指标的顺序，(系列)绝对带宽/相对带宽截止频率驻波带外抑制纹波，A，16，定义滤波器性能的电气特性指标，损耗通频带展平度相位线性度绝对组延迟波动功率容量相位一致性，A，17，阶(系列):对于高通和低通滤波器，阶是滤波器的电容和电感的总和。对于带通滤波器，阶数是并行谐振腔的总数。对于带阻滤波器，阶数是串行谐振腔和并行谐振腔的总数。绝对带宽/相对带宽：通常用于带通滤波器，表征可通过滤波器的信号频率范围，以反映滤波器的频率选择。相对带宽是绝对带宽和中心频率的百分比。，A，19，定义滤波器性能

5、的电气特性指示符，5阶低通滤波器，5阶高通滤波器，A，20，定义滤波器性能的电气特性指示符，2阶带通滤波器，5阶带通滤波器，A，21，定义滤波器性能的电气特性指示符，6阶带通滤波器模拟曲线低通滤波器截止特性化滤波器可以通过的最大频率范围。对于高通滤波器，截止频率表征了滤波器可以通过的最低频率范围。驻波：在矢量网络中测量的S11表示滤波器端口阻抗与系统所需阻抗的匹配程度。指示输入信号不进入过滤器而在输入侧重新反射的次数。A，23，定义滤波器性能的电气特性指示器，9阶低通滤波器模拟曲线，A，24，定义滤波器性能的电气特性指示器，损耗：损耗表示信号通过滤波器后损失的能量，即滤波器消耗的能量。通过频带

6、平整度：过滤器的通过频带范围内最大损失和最小损失之间差异的绝对值。表征滤波器对不同频率信号的能耗差异。带外抑制：超出过滤器的通过频带频率范围的“衰减量”。表征滤波器对不需要的频率信号的选择能力。A，25，定义滤波器性能的电特性指示符，损耗：损耗表示信号通过滤波器后丢失，带通滤波器模拟s参数曲线，A，26，定义滤波器性能的电特性指示符，replip:滤波器通过波段中S21曲线起伏的波峰和波谷的差值。相位线性度：在滤波通过频带频率范围内，相位和中心频率延迟等传输线之间的相位差值。表征过滤器的分散特性。绝对组延迟：过滤通过带内信号从输入端口发送到输出端口所用的时间。组延迟波动：过滤器通过频带范围内绝

7、对组延迟最大值和最小值的差值。表征过滤器的分散特性。A，27，定义滤波器性能的电气特性指示符，带通滤波器模拟s参数曲线，A，28，定义滤波器性能的电气特性指示符，带通滤波器模拟s参数曲线，A，29，定义滤波器性能的电气特性指示符，带通滤波器模拟组延迟曲线，A，30，相位一致性：相同指标上同一布局中不同过滤器之间传输信号相位的差异。特性布局过滤器之间的差异(一致性)。振幅一致性：同一指标上同一批中不同滤波器之间传输信号损失的差异。特性布局过滤器之间的差异(一致性)。A，31，定义滤波器性能的电气特性指示器，工作温度范围：滤波器可以根据用户要求工作的温度范围。表征过滤器对温度环境的适应性。A，32

8、，定义滤波器性能的电气特性指标，带通滤波器相位线性度模拟曲线，A，33，各种滤波器的性能特性，各种结构类型的滤波器，各种具有不同性能特性的应用领域。合理选择过滤器的结构有助于提高徐璐其他要求的系统性能。以下是各种结构类型的过滤器的优点和缺点。A，34，各种滤波器的性能特性，LC滤波器LC滤波器由适当的电容、电感组成，在实际设计中，LC滤波器通常实现低通、带通、高通、带阻滤波器。LC滤波器的优点是体积小、成本低、寄生通带远，但相对损耗大、带外选择性能低、功率容量小。此外，LC滤波器的电感以绕线圈的方式工作，因此实现高频滤波器的电感更加困难。因此，LC滤镜通常仅用于设计频率低于4GHz的滤镜。A，

9、35，各种滤波器的性能特性，LC滤波器，A，36，各种滤波器的性能特性，saw/body声表面波将功率转换为表面声波，使用声波共振效应的滤波。该声表面波滤波器的特点是体积很小，q值比LC高，采用半导体工艺，适合批量生产。过滤器大小约为800MHz，只有一个0805电容器。电力容量小，不适合小批量定制产品，还有研发周期长，研发成本高的缺点。声音表过滤器通常用于终端消费者电子产品。A，37，各种滤波器的性能特性，螺旋滤波器螺旋滤波器是一种半集总参数的滤波器，它使用放在空腔中的螺旋电感的自共振实现谐振腔，通过相邻谐振腔的空间磁场实现耦合。其优点是体积小于空腔，q值，功率容量大于LC。其缺点是宽带实施

10、困难，高频部分电感不容易。螺旋过滤器通常用于对500MHz以下的20%相对带宽、100W平均功率、插入损失有特定要求的情况。A，38、各种滤波器的性能特性、螺旋滤波器、A，39、各种滤波器的性能特性、介质滤波器介质滤波器介质滤波器是用介质填充的四分之一波长度路径或半开路径实现的二分之一总和过滤器。LC具有以高q值实现LC滤波器频率高的滤波器的优点。缺点是寄生近，谐振腔需要定制。A，40，各种滤波器的性能特性，介质滤波器，A，41，各种滤波器的性能特性，腔滤波器腔滤波器是滤波器系列中最重要的类型之一，在RF系统的前端使用非常广泛。其中发送后端(放大器背面)、接收前端(LNA正面/背面)不能替换为

11、其他类型的过滤器。型腔过滤器可分为梳子、十字指、波导腔、介质腔等。梳状结构实现了200MHz15GHz，带宽30%内各种指标要求的过滤器。交叉试通是实现800MHz26GHz、带宽不超过40%的各种指标要求的过滤器。A，42，各种滤波器的性能特性，8GHz60GHz，常用波导腔实现在相对带宽15%以内的滤波器。介质腔过滤器通常用于实现2GHz18GHz的各种技术指标的过滤器，其相对带宽在0.1%1.5%以内。与其他几个cavity过滤器相比，Carding cavity过滤器的主要优点是实现了相对较大带宽的远距离寄生通带特性，同时在相同带宽和带外抑制的情况下，cavity过滤器可以实现最小体积

12、。但是，梳子空腔中有负载电容器，因此功率容量更低。A，43，各种滤波器的性能特性，梳型腔滤波器，A，44，各种滤波器的性能特性，交叉指滤波器的最大特征是可以实现宽带。使用双谐振杆时，机器加线性，通常相对带宽最高为60%。同时，k波段通常使用交叉手指结构，因为默认情况下不能与宽带梳状过滤器一起加工，也不能放置调试螺钉。交叉手指结构比梳理更接近寄生通过带，通常寄生通过带约为1.8F0。在相同体积下，交叉指滤波器的功率容量大于梳状滤波器。A，45、各种滤波器的性能特性、交叉指双面打印器、A，46、各种滤波器的性能特性、波导联合滤波器具有高q、高功率容量等特性，但是波导联合滤波器通常是在尺寸大、损耗要

13、求不高的情况下使用交叉指或梳滤波器实现的。但是，在对损失要求高的窄带滤波器和体积要求不高的条件下，波导腔仍然是很好的选择之一。通常，在相同规格下，波导腔滤波器的损耗约为十字指或梳滤波器的一半。此外，波导腔滤波器的功率容量比交叉指、梳滤波器的功率容量约高一个等级，因此，高功率雷达、A、47、各种滤波器的性能特性、天线馈中经常使用波导腔滤波器。此外，如果频率很高，则在K(1826.5GHz)、Ka (26.540GHz)、Q (3360GHz)波段上，梳状、十字指滤波器基本上无法加工，此时使用波导腔滤波器基本上是唯一的选择。介质腔滤波器的q值最高，q值约为波导腔值的25倍，比梳理、交叉指结构的滤波器q值高约一级。但是，介质室过滤器大小大，带外寄生接近，带宽不广，因此通常用于相对带宽低于1%但损失要求高的情况。，A，48，平面结构的滤波器中通常实现为微带、带线、悬带线的各种滤波器的性能特性。微带、带状线滤波器一般使用较少，安装带状线寄生特性好，分布电容易于结构实现，因此安装带状线滤波器使用超宽带(相对带宽大于50%的带通滤波器，或高通滤波器、安装微带的低通滤波器也