第4章微波收發(fā)技術(shù)噪聲和接收機(jī)靈敏度本教育研究

1、微波通信技術(shù)微波通信技術(shù)第第4 4章章 微波通信中的收發(fā)技術(shù)微波通信中的收發(fā)技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容基本知識(shí)：微波工程常用單位基本知識(shí)：微波工程常用單位和表示方法和表示方法無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例主要內(nèi)容主要內(nèi)容 引言引言 噪聲的來(lái)源噪聲的來(lái)源 噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響 噪聲系數(shù)的定義噪聲系數(shù)的定義 級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)

2、混頻器的噪聲系數(shù)混頻器的噪聲系數(shù)引言引言 在微波通信系統(tǒng)中，接收機(jī)要處理很微弱的信號(hào)，在微波通信系統(tǒng)中，接收機(jī)要處理很微弱的信號(hào)，但是組成系統(tǒng)的各個(gè)部分的附加噪聲往往會(huì)淹沒(méi)但是組成系統(tǒng)的各個(gè)部分的附加噪聲往往會(huì)淹沒(méi)這些微弱信號(hào)。這些微弱信號(hào)。 靈敏度、靈敏度、ber、nf是表征系統(tǒng)處理微弱信號(hào)能是表征系統(tǒng)處理微弱信號(hào)能力的系統(tǒng)參數(shù)，其中力的系統(tǒng)參數(shù)，其中nf具有獨(dú)特的作用，它不具有獨(dú)特的作用，它不僅可以描述整個(gè)系統(tǒng)，也可以描述組成系統(tǒng)的各僅可以描述整個(gè)系統(tǒng)，也可以描述組成系統(tǒng)的各個(gè)部件。通過(guò)控制各個(gè)部件的個(gè)部件。通過(guò)控制各個(gè)部件的nf及增益，即可及增益，即可確定整個(gè)系統(tǒng)的確定整個(gè)系統(tǒng)的nf，從

3、而根據(jù)系統(tǒng)帶寬來(lái)確定，從而根據(jù)系統(tǒng)帶寬來(lái)確定系統(tǒng)的靈敏度，進(jìn)而確定系統(tǒng)的系統(tǒng)的靈敏度，進(jìn)而確定系統(tǒng)的ber。噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響(1)噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響噪聲對(duì)微波通信系統(tǒng)的影響(2)噪聲的來(lái)源噪聲的來(lái)源 熱噪聲熱噪聲 導(dǎo)體內(nèi)部電子的熱運(yùn)動(dòng)和電子器件中的載流子的導(dǎo)體內(nèi)部電子的熱運(yùn)動(dòng)和電子器件中的載流子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲. 各種干擾噪聲各種干擾噪聲 主要是由電波多徑傳播、阻抗失配、電源波動(dòng)及主要是由電波多徑傳播、阻抗失配、電源波動(dòng)及其它欣道的干擾所產(chǎn)生的噪聲。其它欣道的干擾所產(chǎn)生的噪聲。 波形失真波形失真 傳輸設(shè)備的線(xiàn)性失真與非線(xiàn)性失真

4、所產(chǎn)生的噪聲傳輸設(shè)備的線(xiàn)性失真與非線(xiàn)性失真所產(chǎn)生的噪聲 外部噪聲外部噪聲 外部設(shè)備的電磁干擾、各種雷電和云層放電所輻外部設(shè)備的電磁干擾、各種雷電和云層放電所輻射的電磁干擾和宇宙間其它星系輻射的電磁干擾射的電磁干擾和宇宙間其它星系輻射的電磁干擾所產(chǎn)生的噪聲。所產(chǎn)生的噪聲。熱噪聲的分析熱噪聲的分析rnaktbpn噪聲功率隨帶寬的減小而減小噪聲功率隨帶寬的減小而減小噪聲功率隨溫度的降低而降低噪聲功率隨溫度的降低而降低噪聲功率公式僅適應(yīng)于噪聲功率公式僅適應(yīng)于1000ghz以下的頻率以下的頻率噪聲系數(shù)的定義噪聲系數(shù)的定義1anoutainoutoutoutiningbktngnnnsnsnf0 意義：意

5、義：信號(hào)通過(guò)二端口網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)二端口網(wǎng)絡(luò)(放大器放大器)后，由于器件本后，由于器件本身產(chǎn)生噪聲，使信噪比變壞，使信噪比下降的身產(chǎn)生噪聲，使信噪比變壞，使信噪比下降的倍數(shù)就是該器件的噪聲系數(shù)。倍數(shù)就是該器件的噪聲系數(shù)。輸入端信噪比輸出端信噪比噪聲系數(shù)的定義噪聲系數(shù)的定義2 輸出端的噪聲可分為兩部分輸出端的噪聲可分為兩部分 由進(jìn)入系統(tǒng)的外部噪聲造成的由進(jìn)入系統(tǒng)的外部噪聲造成的 ninga 系統(tǒng)的內(nèi)部附加噪聲系統(tǒng)的內(nèi)部附加噪聲na pn=na+ningaananaainainagbktgbktngngnnnf00gain 20dbnf 10dbt = 290kon anp = na + nin gn

6、in at 290kimperfect amplifier degrades signal to noise ratio nanoise (in) x gain n in gnoise (in)噪聲系數(shù)的定義噪聲系數(shù)的定義3 利用等效噪聲溫度利用等效噪聲溫度將放大器自身產(chǎn)生的那部分噪聲由其輸入端的將放大器自身產(chǎn)生的那部分噪聲由其輸入端的等效噪聲溫度等效噪聲溫度te來(lái)表示來(lái)表示則則na=kte fg同樣同樣nin=kt0 fg0000tttfgktfgktfgktnfeenf 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.5 2.0 3.0 4nf(db)

7、1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.23 1.259 1.413 1.585 1.995 2.512te(k) 6.82 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 120.9 171.3 291.6 442.9有耗二端口網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)有耗二端口網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù) 我們將有耗二端口網(wǎng)絡(luò)視為無(wú)源有耗器件，如衰減我們將有耗二端口網(wǎng)絡(luò)視為無(wú)源有耗器件，如衰減器、有耗傳輸線(xiàn)等器、有耗傳輸線(xiàn)等 用損耗因子用損耗因子l來(lái)表示，來(lái)表示，ga=1/l0ttlf 室溫下室溫下 f=l (f

8、1，g1)為第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和增益為第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和增益 (f2，g2)為第二級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和增益為第二級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和增益 f0為級(jí)聯(lián)后的系統(tǒng)噪聲系數(shù)為級(jí)聯(lián)后的系統(tǒng)噪聲系數(shù) g1,f1,bn g2,f2,bn 級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)(1)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)(2) g1,f1,bn g2,f2,bn kt0bn kt0bn kt0bng1 na1 kt0bng1g2 na1g2 na2 總附加功率 總噪聲功率 210gfgbktnnout1011) 1(gbktfnna2022) 1(gbktfnna級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的

9、噪聲系數(shù)(3)210gfgbktnnout210212ggbktgnnnnaaout2022) 1(gbktfnna1011) 1(gbktfnna1211gfff121213121.1.11nngggfggfgfff對(duì)n級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)噪聲度量噪聲度量 定義噪聲度量標(biāo)準(zhǔn)定義噪聲度量標(biāo)準(zhǔn)gfm/111 若若amp1（f1，g1），），amp2 （f2，g2） 若若m1m2，則，則amp2排在排在amp1前面，前面，f21f12 若若m2m1，則，則amp1排在排在amp2前面，前面，f12f21 amp1 f=2,g=10db, amp2 f=2，g=20db 則則m1=1.11111 ，m2=1.

10、05，因此，因此amp2排在排在amp1的前面的前面 f12=2+（2-1）/（1-10）=2.1 f21=2+（2-1）/（1-100）=2.01例子第第1級(jí)級(jí)nf對(duì)系統(tǒng)的影響對(duì)系統(tǒng)的影響 應(yīng)合理地分配各級(jí)電路的噪聲系數(shù)和增益應(yīng)合理地分配各級(jí)電路的噪聲系數(shù)和增益 在一定條件下在一定條件下,系統(tǒng)的噪聲系數(shù)只取決于系系統(tǒng)的噪聲系數(shù)只取決于系統(tǒng)的第統(tǒng)的第1級(jí)電路的噪聲系數(shù)級(jí)電路的噪聲系數(shù))10(10)58. 1 (211dbgdbf)100(20)10(1012dbgdbf)48. 2(94. 30dbf )100(20)58. 1 (211dbgdbf)100(20)10(1012dbgdbf)

11、67. 1 (04. 20dbf il=2dbg=20dbnf=2dbcl=7dbg=30dbnf=6db計(jì)算接收機(jī)的總噪聲系數(shù)計(jì)算接收機(jī)的總噪聲系數(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容基本知識(shí)：微波工程常用單位基本知識(shí)：微波工程常用單位和表示方法和表示方法無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例主要內(nèi)容主要內(nèi)容 靈敏度靈敏度 靈敏度的定義靈敏度的定義 靈敏度的定量表示靈敏度的定量表示 收信門(mén)

12、限電平收信門(mén)限電平 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 動(dòng)態(tài)范圍的定義動(dòng)態(tài)范圍的定義 動(dòng)態(tài)范圍的定量表示動(dòng)態(tài)范圍的定量表示靈敏度的定義靈敏度的定義 在給定接收機(jī)解調(diào)器前所要求的輸出信噪在給定接收機(jī)解調(diào)器前所要求的輸出信噪比的條件下，接收機(jī)所能檢測(cè)的最低輸入比的條件下，接收機(jī)所能檢測(cè)的最低輸入信號(hào)電平。信號(hào)電平。 靈敏度與所要求的信號(hào)質(zhì)量即輸出信噪比靈敏度與所要求的信號(hào)質(zhì)量即輸出信噪比有關(guān)，還與接收機(jī)本身的噪聲系數(shù)有關(guān)。有關(guān)，還與接收機(jī)本身的噪聲系數(shù)有關(guān)。ooooinnpgngppmin,min,min, 設(shè)接收機(jī)天線(xiàn)的等效噪聲溫度為設(shè)接收機(jī)天線(xiàn)的等效噪聲溫度為ta，接收機(jī)的噪聲，接收機(jī)的噪聲系數(shù)為系數(shù)為f，功率

13、增益為，功率增益為g，帶寬為，帶寬為b。 設(shè)最低的可檢測(cè)輸入功率電平為設(shè)最低的可檢測(cè)輸入功率電平為pin,min，則，則 pin,min= pout,min/g 其中其中pout,min是經(jīng)接收機(jī)放大后對(duì)應(yīng)的最低可檢測(cè)是經(jīng)接收機(jī)放大后對(duì)應(yīng)的最低可檢測(cè) 輸出功率。輸出功率。接收機(jī)輸出接收機(jī)輸出總噪聲功率總噪聲功率靈敏度的定量表達(dá)式靈敏度的定量表達(dá)式(1)(1) no是天線(xiàn)噪聲經(jīng)放大后的輸出與接收機(jī)內(nèi)部附加噪是天線(xiàn)噪聲經(jīng)放大后的輸出與接收機(jī)內(nèi)部附加噪聲的總合，即聲的總合，即no=kbtag+na。 na可視為等效噪聲溫度為可視為等效噪聲溫度為te的天線(xiàn)噪聲電阻經(jīng)放大的天線(xiàn)噪聲電阻經(jīng)放大后在接收機(jī)輸

14、出端呈現(xiàn)的噪聲功率，后在接收機(jī)輸出端呈現(xiàn)的噪聲功率，na=kbteg 由噪聲系數(shù)的定義，由噪聲系數(shù)的定義，f=1+te/t0，te = (f-1)t0 則則no=kbta+(f-1) t0g 而而 是所要求的最低輸出信噪比，因是所要求的最低輸出信噪比，因此靈敏度為此靈敏度為pin,min=kbta+(f-1) t0(snr)o,minmin,min,ooosnrnp靈敏度的定量表達(dá)式靈敏度的定量表達(dá)式(2)(2)靈敏度的定量表達(dá)式靈敏度的定量表達(dá)式(3)(3) 靈敏度用靈敏度用dbdb表示表示snrbhzdbmtftkdbmpain)log(10)/(1log10)(0min,系統(tǒng)的基底噪聲系

15、統(tǒng)的基底噪聲ft 當(dāng)當(dāng)ta=t0=290k時(shí)，基底噪聲為時(shí)，基底噪聲為)(log10)()/(114)(log10)()/(174)log(10)()/(log10)(0mhzbdbnfmhzdbmhzbdbnfhzdbmbdbnfhzdbmktdbm基底噪聲靈敏度的定量表達(dá)式（靈敏度的定量表達(dá)式（4 4）snrhzbdbnfhzdbmdbmpin)(log10)()/(174)(min,結(jié)論：基底噪聲與所要求的信噪比共同決定了輸入靈敏基底噪聲與所要求的信噪比共同決定了輸入靈敏度。系統(tǒng)的噪聲基底越大或者要求輸出的信噪比度。系統(tǒng)的噪聲基底越大或者要求輸出的信噪比越高（信號(hào)質(zhì)量越高），為保證輸出質(zhì)

16、量所要輸越高（信號(hào)質(zhì)量越高），為保證輸出質(zhì)量所要輸入的信號(hào)最低電平越高，即靈敏度低。入的信號(hào)最低電平越高，即靈敏度低。例例 一低噪聲放大器的增益為一低噪聲放大器的增益為20db，噪聲系，噪聲系數(shù)為數(shù)為2db，假設(shè)其工作帶寬為，假設(shè)其工作帶寬為100mhz，問(wèn)：該問(wèn)：該lna的輸出基底噪聲是多少？的輸出基底噪聲是多少？dbmmhzbdbnfmhzdbmdbm82202114)100log(102114)(log10)()/(114)(基底噪聲收信門(mén)限電平收信門(mén)限電平(1)(1) 根據(jù)調(diào)制方式、傳輸速率、根據(jù)調(diào)制方式、傳輸速率、berber門(mén)限可門(mén)限可確定通信系統(tǒng)的收信門(mén)限電平。確定通信系統(tǒng)的收信

17、門(mén)限電平。0421neerfcberbqam 過(guò)程如下：過(guò)程如下：1.1. 首先根據(jù)調(diào)制方式和首先根據(jù)調(diào)制方式和berber門(mén)限，求出對(duì)應(yīng)的理門(mén)限，求出對(duì)應(yīng)的理論歸一化比特能量信噪比論歸一化比特能量信噪比e eb b/ /n n0 0 mqammqam相干解調(diào)的相干解調(diào)的berbermlnellerfclllberb0221log3log10165283neerfcberbqam06471247neerfcberbqam收信門(mén)限電平收信門(mén)限電平(2)(2)2. 2. 根據(jù)調(diào)制方式確定系統(tǒng)的載噪比根據(jù)調(diào)制方式確定系統(tǒng)的載噪比c/nc/n這里考慮的噪聲是接收機(jī)輸入端的總的白噪聲，包括這里考慮的噪聲

18、是接收機(jī)輸入端的總的白噪聲，包括接收機(jī)輸入匹配噪聲電阻供給的及接收機(jī)本身產(chǎn)生的接收機(jī)輸入匹配噪聲電阻供給的及接收機(jī)本身產(chǎn)生的熱噪聲功率之和。熱噪聲功率之和。n0代表接收機(jī)輸入端單邊帶噪聲功率譜密度。代表接收機(jī)輸入端單邊帶噪聲功率譜密度。對(duì)理想信道，可取對(duì)理想信道，可取fs=b，對(duì)于基帶具有余弦滾降特性，對(duì)于基帶具有余弦滾降特性的頻帶傳輸系統(tǒng)，的頻帶傳輸系統(tǒng)，b=（1+）.fs0000/ktnntecbfnebktnpncfssssfr收信門(mén)限電平收信門(mén)限電平(3)(3) 當(dāng)當(dāng)b=fs時(shí)，時(shí)，mnenencbs200log3. 3. 根據(jù)調(diào)制方式和傳輸速率確定等效噪聲帶寬根據(jù)調(diào)制方式和傳輸速率確

19、定等效噪聲帶寬)1 (log2mffbbb4. 4. 根據(jù)靈敏度的計(jì)算公式即可確定在某噪聲系數(shù)下根據(jù)靈敏度的計(jì)算公式即可確定在某噪聲系數(shù)下的收信門(mén)限電平的收信門(mén)限電平 某通信系統(tǒng)的調(diào)制方式為某通信系統(tǒng)的調(diào)制方式為64qam調(diào)制，經(jīng)相調(diào)制，經(jīng)相干解調(diào)，干解調(diào)，ber與歸一化信噪比的關(guān)系為與歸一化信噪比的關(guān)系為06471247neerfcberbqam 當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)ber=210-5，nf=2db,通信速率為通信速率為155mbps時(shí)，系統(tǒng)的收信門(mén)限電平？時(shí)，系統(tǒng)的收信門(mén)限電平？計(jì)算收信門(mén)限電平的例題計(jì)算收信門(mén)限電平的例題(1)(1)計(jì)算收信門(mén)限電平的例題計(jì)算收信門(mén)限電平的例題(2)(2) 1）根

20、據(jù)）根據(jù)ber與與eb/n0的公式，當(dāng)?shù)墓?，?dāng)ber=210-5時(shí)時(shí) eb/n0=17.4db，則，則c/n=eb/n0+10log(log264)= 17.4+7.8=25.2db 2）等效噪聲帶寬）等效噪聲帶寬 b=155106/log264=25.83106mhz 3）prt=-114+2+10log(25.83)+25.2=72.6dbm 注意：如果不考慮余弦滾降系數(shù)，可以直接利用注意：如果不考慮余弦滾降系數(shù)，可以直接利用eb/n0eb/n0、傳輸速率和噪聲系數(shù)等參數(shù)計(jì)算收信門(mén)限、傳輸速率和噪聲系數(shù)等參數(shù)計(jì)算收信門(mén)限電平。電平。prt=-114+nf+10log(fb) (mhz)+

21、eb/n0動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍(1)(1) 接收機(jī)（特別是移動(dòng)接收機(jī)）所接收的信號(hào)強(qiáng)弱接收機(jī)（特別是移動(dòng)接收機(jī)）所接收的信號(hào)強(qiáng)弱是變化的，通信系統(tǒng)的有效性取決于它的動(dòng)態(tài)范是變化的，通信系統(tǒng)的有效性取決于它的動(dòng)態(tài)范圍，即高性能地工作所能承受的信號(hào)變化范圍。圍，即高性能地工作所能承受的信號(hào)變化范圍。動(dòng)態(tài)范圍的下限是靈敏度，它受到噪聲基底的限動(dòng)態(tài)范圍的下限是靈敏度，它受到噪聲基底的限制。當(dāng)輸入信號(hào)太大時(shí)，由于系統(tǒng)的非線(xiàn)性而產(chǎn)制。當(dāng)輸入信號(hào)太大時(shí)，由于系統(tǒng)的非線(xiàn)性而產(chǎn)生了失真，輸出信噪比反而下降，因此動(dòng)態(tài)范圍生了失真，輸出信噪比反而下降，因此動(dòng)態(tài)范圍的上限由最大可接受的信號(hào)失真決定。的上限由最大可接受的信

22、號(hào)失真決定。動(dòng)態(tài)范圍的定義動(dòng)態(tài)范圍的定義(2)(2) 1) 對(duì)功率放大器常用線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍的概念對(duì)功率放大器常用線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍的概念(linear dynamic range)。 定義為：定義為：產(chǎn)生產(chǎn)生1db壓縮點(diǎn)的輸入信號(hào)電平與靈敏壓縮點(diǎn)的輸入信號(hào)電平與靈敏度或（或噪聲基底之比）度或（或噪聲基底之比） 2) 對(duì)對(duì)lna和混頻器則常用無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍的概念和混頻器則常用無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍的概念(sfdr)(spurious-free dynamic range)，即下限輸，即下限輸入信號(hào)為靈敏度（或下限為噪聲基底），上限為入信號(hào)為靈敏度（或下限為噪聲基底），上限為在輸出端引起的三階交調(diào)失真分量在輸出端

23、引起的三階交調(diào)失真分量po3等于最小可等于最小可檢測(cè)電平，折合到到輸入端，恰好等于輸入信號(hào)檢測(cè)電平，折合到到輸入端，恰好等于輸入信號(hào)為靈敏度（或下限為噪聲基底），為靈敏度（或下限為噪聲基底）， 即即pin,max=ft/gp。動(dòng)態(tài)范圍的定義動(dòng)態(tài)范圍的定義(3)(3) sfdr=pin,max/pin,min 1）根據(jù)噪聲基底和根據(jù)噪聲基底和snrmin可以求出可以求出pin,min 2）根據(jù)噪聲基底和根據(jù)噪聲基底和iip3可以求出可以求出pin,max2333313331)(iipggiipppppgppgpppinoopoinpoin323max,33max,23333max,tinpoin

24、ppofiippfgppiipgpgpin動(dòng)態(tài)范圍的定義動(dòng)態(tài)范圍的定義(4)(4)dbsnrffiipsfdrottmin,3231 以靈敏度作為下限定義以靈敏度作為下限定義sfdr時(shí)，時(shí)，dbfiipsfdrt332 以噪聲基底為下限定義以噪聲基底為下限定義sfdr時(shí)，時(shí)， 例題例題 已知某接收機(jī)解調(diào)前的射頻子系統(tǒng)的的噪聲系數(shù)是已知某接收機(jī)解調(diào)前的射頻子系統(tǒng)的的噪聲系數(shù)是nf=5db，三階交調(diào)截獲點(diǎn)為，三階交調(diào)截獲點(diǎn)為-10dbm,系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)的帶寬b=10mhz，天線(xiàn)的等效噪聲溫度為，天線(xiàn)的等效噪聲溫度為t0，解調(diào)器要求，解調(diào)器要求輸入的信噪比為輸入的信噪比為snro,min為為12db

25、，求此系統(tǒng)的無(wú)雜散，求此系統(tǒng)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍。 dbdbdbsnrffiipsfdrott3 .471299992031231min,3 解 ft=-174dbm/hz+nf(db)+10logb =-174+5+70=-99dbm主要內(nèi)容主要內(nèi)容基本知識(shí)：微波工程常用單位基本知識(shí)：微波工程常用單位和表示方法和表示方法無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)體系構(gòu)架系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的非線(xiàn)性和補(bǔ)償措施系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的噪聲和噪聲系數(shù)系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍系統(tǒng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例微波收

26、發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微波收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 對(duì)微波收發(fā)系統(tǒng)的要求對(duì)微波收發(fā)系統(tǒng)的要求 微波發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)微波發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn) 發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 微波接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)微波接收機(jī)的實(shí)現(xiàn) 接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 一些典型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖一些典型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖 收發(fā)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件收發(fā)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件微波收發(fā)系統(tǒng)的組成微波收發(fā)系統(tǒng)的組成頻分系統(tǒng)的射頻框圖頻分系統(tǒng)的射頻框圖 pll#1 ref pll#3 micro controller rssi 8 v lin reg dc/dc converter vga 50db dynamic range from idu to idu pl

27、l#3 to antenna 接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的射頻部分應(yīng)解決的問(wèn)題接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的射頻部分應(yīng)解決的問(wèn)題 選用合適的調(diào)制與解調(diào)方案選用合適的調(diào)制與解調(diào)方案 接收機(jī)具有很好的頻率選擇性和抗干擾性能接收機(jī)具有很好的頻率選擇性和抗干擾性能 接收機(jī)具有高靈敏度和線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)具有高靈敏度和線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍 高效率的不失真的功率放大器高效率的不失真的功率放大器 發(fā)射信號(hào)對(duì)相鄰信道的干擾發(fā)射信號(hào)對(duì)相鄰信道的干擾 天線(xiàn)雙工器的損耗要小，隔離度度要高天線(xiàn)雙工器的損耗要小，隔離度度要高發(fā)信機(jī)的射頻主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)信機(jī)的射頻主要技術(shù)指標(biāo) 發(fā)射頻率發(fā)射頻率 發(fā)射頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度發(fā)射頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度 發(fā)射功率發(fā)射功率

28、 發(fā)射機(jī)帶寬發(fā)射機(jī)帶寬 發(fā)射機(jī)幅頻特性發(fā)射機(jī)幅頻特性 雜散抑制度、諧波抑制度雜散抑制度、諧波抑制度 非線(xiàn)性指標(biāo)（非線(xiàn)性指標(biāo)（ 1db壓縮點(diǎn)、三階交調(diào)）壓縮點(diǎn)、三階交調(diào)） 相位噪聲相位噪聲發(fā)射頻率發(fā)射頻率 無(wú)線(xiàn)電委員會(huì)的規(guī)劃 通信容量大小 通信距離、大氣吸收、雨衰 設(shè)備復(fù)雜度、成本頻率準(zhǔn)確度頻率準(zhǔn)確度=fx-f0f0頻率源的實(shí)頻率源的實(shí)際輸出頻率際輸出頻率頻率源的頻率源的標(biāo)稱(chēng)值標(biāo)稱(chēng)值頻率準(zhǔn)確度：實(shí)際頻率和標(biāo)稱(chēng)值的差比標(biāo)稱(chēng)值。發(fā)射功率發(fā)射功率鏈路預(yù)算（通信距離、頻率、接收機(jī)靈敏度、收發(fā)天線(xiàn)）鏈路預(yù)算（通信距離、頻率、接收機(jī)靈敏度、收發(fā)天線(xiàn)） 衰落儲(chǔ)備衰落儲(chǔ)備功放效率和系統(tǒng)功耗要求功放效率和系統(tǒng)功耗

29、要求發(fā)射機(jī)帶寬發(fā)射機(jī)帶寬圖示為碼速率為10mbps的qpsk調(diào)制頻譜頻譜發(fā)射機(jī)幅頻特性發(fā)射機(jī)幅頻特性雜散抑制度雜散抑制度諧波抑制度諧波抑制度非線(xiàn)性參數(shù)非線(xiàn)性參數(shù)-30功率輸入（dbm）0-40-30-20-1010203040二階互調(diào)（斜率=2db/db）三階截點(diǎn)20功率輸出（dbm）-20-1001030三階互調(diào)（斜率=3db/db）1db壓縮飽和輸出功率線(xiàn)性增益（斜率=1db/db）相位噪聲相位噪聲來(lái)源來(lái)源ov (t) = a + e(t) sin 2 f t + (t)owheree(t) = random amplitude fluctuations (t) = random phas

30、e fluctuations 4 24 v (t) e(t) (t) wherea = nominal amplitudeof = nominal frequencyo 4 24 v (t) v(t) = a sin 2 f to o相位噪聲指標(biāo)的定義相位噪聲指標(biāo)的定義f0ff0- fmf0+ fm1hz帶寬f0f理想頻譜理想頻譜實(shí)際頻譜實(shí)際頻譜普通普通vco的相位噪聲特性的相位噪聲特性cro的相位噪聲特性的相位噪聲特性相位噪聲和相位抖動(dòng)的關(guān)系相位噪聲和相位抖動(dòng)的關(guān)系a bs radhz2degreess (f)abphase jitter = 3602 rads (f)abphase jit

31、ter = = db relative to 1 radrms phase jitter = total rms phase deviation within a specified bandwidth相位噪聲和寄生調(diào)頻的關(guān)系相位噪聲和寄生調(diào)頻的關(guān)系a bsradhz2hzf s (f)df2abresidual fm = = s (f)dfabresidual fm = total rms frequency deviation within a specified bandwidth相位噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響相位噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的影響phase noiseamplitude noise頻率穩(wěn)定

32、度頻率穩(wěn)定度f(wàn)x-f0f0頻率源的實(shí)頻率源的實(shí)際輸出頻率際輸出頻率頻率源的頻率源的標(biāo)稱(chēng)值標(biāo)稱(chēng)值max頻率穩(wěn)定度：在一定時(shí)間范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度：在一定時(shí)間范圍內(nèi)( ( t) ) 頻率準(zhǔn)確度變化頻率準(zhǔn)確度變化頻率穩(wěn)定度類(lèi)型頻率穩(wěn)定度類(lèi)型 長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度 t1t1天天 取決于電源元件和取決于電源元件和有源器件的老化特有源器件的老化特性。性。 短期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度 t1t1天天 取決于溫度變化、取決于溫度變化、電壓變化和電路電壓變化和電路參數(shù)的不穩(wěn)定。參數(shù)的不穩(wěn)定。 瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度 t1t1秒秒由振蕩器的內(nèi)部噪由振蕩器的內(nèi)部噪聲導(dǎo)致的頻率起伏聲導(dǎo)致的頻率起伏個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)

33、的平均值為次所測(cè)的頻率穩(wěn)定度為第為測(cè)量次數(shù)nffiffnffffniniin0012001阿侖方差阿侖方差 阿侖方差定義為阿侖方差定義為niiinyfffn121220211)(lim每次測(cè)每次測(cè)量的取量的取樣時(shí)間樣時(shí)間標(biāo)稱(chēng)標(biāo)稱(chēng)頻率頻率第第2 2i i次次測(cè)量的測(cè)量的頻率值頻率值第第1 1i i次測(cè)次測(cè)量的頻率量的頻率值值測(cè)量方法：取樣時(shí)間測(cè)量方法：取樣時(shí)間 ，測(cè)定，測(cè)定 時(shí)的平均頻率時(shí)的平均頻率f f1 1i i，然后無(wú)間隙，然后無(wú)間隙地測(cè)量另一個(gè)取樣時(shí)間地測(cè)量另一個(gè)取樣時(shí)間 的平的平均頻率均頻率f f2 2i i，將，將( (f f1 1i i , ,f f2 2i i) )作為作為第第i

34、 i組數(shù)據(jù)，共取組數(shù)據(jù)，共取n n組。組。阿侖穩(wěn)定度：阿侖穩(wěn)定度：s(t)=s(t)= y y(t)/(t)/f f0 0發(fā)射機(jī)主要組成部件發(fā)射機(jī)主要組成部件 正交調(diào)制器正交調(diào)制器 上變頻器上變頻器 本振頻率源本振頻率源 功率放大器功率放大器 濾波器、雙工器濾波器、雙工器 微波開(kāi)關(guān)微波開(kāi)關(guān)正交調(diào)制器正交調(diào)制器 /2載波載波i:q:iq上變頻器上變頻器主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：rfrf工作頻率工作頻率lolo工作頻率工作頻率ifif工作頻率工作頻率變頻損耗變頻損耗lo/rflo/rf隔離隔離lo/iflo/if隔離隔離 rf/ifrf/if隔離隔離三階交調(diào)系數(shù)三階交調(diào)系數(shù)imim3 3p p1

35、db1db(input)(input)ipip3 3(input)(input)常用的上變頻器：常用的上變頻器： 變?nèi)莨苌献冾l器變?nèi)莨苌献冾l器 功率容量大功率容量大 變頻損耗小變頻損耗小 有一定的功率增益有一定的功率增益 晶體管上變頻器晶體管上變頻器 變頻增益小變頻增益小 本振功率小本振功率小 肖特基二極管肖特基二極管 功率容量小功率容量小 變頻損耗較大變頻損耗較大上變頻寄生信號(hào)圖上變頻寄生信號(hào)圖1.522.531919.52020.5ska2（2/20ghz）上變頻混頻雜波分析if輸入頻率（ghz）rf輸出頻率（ghz）本振頻率源本振頻率源頻率源的主要技術(shù)指標(biāo)頻率源的主要技術(shù)指標(biāo) 頻率穩(wěn)定度

36、頻率穩(wěn)定度 頻率準(zhǔn)確度頻率準(zhǔn)確度 雜散電平雜散電平 諧波電平諧波電平 調(diào)制線(xiàn)性調(diào)制線(xiàn)性 頻率牽引系數(shù)頻率牽引系數(shù) 推頻系數(shù)推頻系數(shù) 漂移系數(shù)漂移系數(shù) 輸出功率穩(wěn)定度輸出功率穩(wěn)定度頻率源的主要實(shí)現(xiàn)方式頻率源的主要實(shí)現(xiàn)方式 介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器 倍頻鏈?zhǔn)筋l率源倍頻鏈?zhǔn)筋l率源 鎖相頻率源鎖相頻率源pllpll頻率源頻率源ddsdds頻率源頻率源pll+ddspll+dds頻率源頻率源濾波器的基本概念濾波器的基本概念定義定義 濾波器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，實(shí)際為一頻率選擇部濾波器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，實(shí)際為一頻率選擇部件。理想特性為件。理想特性為: 允許某一頻率段允許某一頻率段, 如

37、如f1f2= b通過(guò)，而抑制其余通過(guò)，而抑制其余頻率段頻率段ff2 ,即不許它們通過(guò)即不許它們通過(guò)(f2 f1)。 分類(lèi)分類(lèi)(按性能指標(biāo)按性能指標(biāo))低通濾波器：低通濾波器： f1=0,即即0 f2的頻率允許通過(guò)，高于的頻率允許通過(guò)，高于f2的頻率被抑制；的頻率被抑制；高通濾波器：高通濾波器：f2=，f1的頻率允許通過(guò)，低于的頻率允許通過(guò)，低于f1的頻率的頻率(0 f1)被抑制；被抑制；帶通濾波器：帶通濾波器：f1f2的頻率允許通過(guò)，低于的頻率允許通過(guò)，低于f1的頻率（的頻率（0 f1）被抑）被抑制，高于制，高于f2的頻率（的頻率（f2）被抑制；）被抑制；帶阻濾波器：帶阻濾波器：f1f2的頻率不

38、允許通過(guò)，低于的頻率不允許通過(guò)，低于f1的頻率（的頻率（0 f1）允）允許通過(guò)，高于許通過(guò)，高于f2的頻率（的頻率（f2）允許通過(guò)）允許通過(guò) (示意圖與示意圖與“帶通帶通”類(lèi)似，類(lèi)似，“帶通帶通”時(shí)的通帶與為時(shí)的通帶與為“帶阻帶阻”的阻帶的阻帶)。濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)lpfhpfbpf濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)工作原理工作原理濾波器對(duì)通帶內(nèi)頻率呈現(xiàn)匹配傳輸，對(duì)阻帶頻率失配而進(jìn)行濾波器對(duì)通帶內(nèi)頻率呈現(xiàn)匹配傳輸，對(duì)阻帶頻率失配而進(jìn)行反射衰減，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜過(guò)濾功能。反射衰減，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜過(guò)濾功能。濾波器的主要參數(shù)濾波器的主要參數(shù)1. 中心頻率中心頻率

39、 濾波器通帶的中心頻率濾波器通帶的中心頻率fo,一般取一般取fo=(f1+f2)/2, 窄窄帶濾波器常以插損最小點(diǎn)為中心頻率計(jì)算通帶帶寬。帶濾波器常以插損最小點(diǎn)為中心頻率計(jì)算通帶帶寬。 2. 通帶帶寬通帶帶寬(bwxdb) 指需要通過(guò)的頻譜寬度指需要通過(guò)的頻譜寬度, bwxdb=(f2-f1)。 f1、f2為以中心頻率為以中心頻率fo處插入損耗為基準(zhǔn)，下降處插入損耗為基準(zhǔn)，下降x(db)處對(duì)應(yīng)處對(duì)應(yīng)的左、右邊頻點(diǎn)。通常用的左、右邊頻點(diǎn)。通常用x=3、1、0.5即即bw3db、bw1db、bw0.5db表征濾波器通帶帶寬參數(shù)表征濾波器通帶帶寬參數(shù)(低通、高通則以低通、高通則以x db截止截止頻率

40、頻率fxdb來(lái)表征通帶寬度來(lái)表征通帶寬度)。通帶相對(duì)帶寬通帶相對(duì)帶寬bw3db/fo100%亦經(jīng)常用來(lái)表征濾波器通帶帶亦經(jīng)常用來(lái)表征濾波器通帶帶寬。寬。 濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)3. 中心插損中心插損(il) 濾波器傳輸中心頻率時(shí)引入的損耗值濾波器傳輸中心頻率時(shí)引入的損耗值(db)。4. 帶內(nèi)駐波比帶內(nèi)駐波比(vswr) 衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。理想匹配匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。理想匹配vswr=1:1，失，失配時(shí)配時(shí)vswr1:1。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的濾波器而言，滿(mǎn)足對(duì)于一個(gè)實(shí)際的濾波器而言，滿(mǎn)足vswr1)，kxdb=bw

41、xdb/bw3db，(x可為可為40db、30db、20db等。濾波器節(jié)數(shù)越多矩形度越高等。濾波器節(jié)數(shù)越多矩形度越高即即k越接近理越接近理想值想值1，制作難度當(dāng)然也就越大。，制作難度當(dāng)然也就越大。7. 帶內(nèi)相位線(xiàn)性偏離帶內(nèi)相位線(xiàn)性偏離 該指標(biāo)表征濾波器對(duì)通帶內(nèi)傳輸信該指標(biāo)表征濾波器對(duì)通帶內(nèi)傳輸信號(hào)引入的相位失真大小。相位線(xiàn)性度要求越高，濾波器號(hào)引入的相位失真大小。相位線(xiàn)性度要求越高，濾波器的阻帶抑制度越差。因而該指標(biāo)通常在傳輸脈沖、或調(diào)的阻帶抑制度越差。因而該指標(biāo)通常在傳輸脈沖、或調(diào)相信號(hào)時(shí)才被重點(diǎn)提出。相信號(hào)時(shí)才被重點(diǎn)提出。 濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont) 濾波器的傳輸函數(shù)濾波

42、器的傳輸函數(shù) 理想矩形選擇性濾波器在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)是不可能的，因理想矩形選擇性濾波器在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)是不可能的，因而往往用一些其他函數(shù)加以近似。而往往用一些其他函數(shù)加以近似。 1. 巴特沃斯巴特沃斯(butterworth)函數(shù)函數(shù) 插損插損il=10log(1+2n)，該響應(yīng)函數(shù)阻帶下降較為緩慢且，該響應(yīng)函數(shù)阻帶下降較為緩慢且僅在僅在=0處處il=0。il隨隨增加單調(diào)上升。在直流增加單調(diào)上升。在直流(對(duì)帶通對(duì)帶通而言則為中心頻率而言則為中心頻率)附近有很小的回波損耗。又稱(chēng)其為附近有很小的回波損耗。又稱(chēng)其為最大平坦型。最大平坦型。注：注：并不關(guān)注帶內(nèi)的時(shí)延和相位相應(yīng)特性。并不關(guān)注帶內(nèi)的時(shí)延和相位相應(yīng)特

43、性。濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)2. 切比雪夫切比雪夫(chebyshev)函數(shù)函數(shù)il=10log(1+2tn2()， 其中其中tn2()=cos(n*cos-1(), |1; =cosh(n*cosh-1(),|1 。 由此可知在由此可知在=0時(shí)時(shí)il=0或或10log(1+2)=ap 。在。在|1范范圍內(nèi)分布著圍內(nèi)分布著n個(gè)理想傳輸個(gè)理想傳輸(il=0)點(diǎn)，并以點(diǎn)，并以ap作等紋波波作等紋波波動(dòng)動(dòng)(值決定波動(dòng)大小值決定波動(dòng)大小)。不過(guò)對(duì)諧振電路。不過(guò)對(duì)諧振電路q值不是很高值不是很高的濾波器的濾波器(如如lc濾波器及一些窄帶濾波情形濾波器及一些窄帶濾波情形)而言，此而言，此

44、波動(dòng)往往變得模糊甚至被波動(dòng)往往變得模糊甚至被“淹沒(méi)淹沒(méi)”。|1時(shí)時(shí)il單調(diào)上單調(diào)上升且較最大平坦型快。升且較最大平坦型快。濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)3. 橢圓函數(shù)橢圓函數(shù)(elliptic)butterworth , chebyshev函數(shù)均為全極響應(yīng)函數(shù)，即函數(shù)均為全極響應(yīng)函數(shù)，即傳輸零點(diǎn)位于傳輸零點(diǎn)位于dc及及處。橢圓函數(shù)具有有限頻率傳處。橢圓函數(shù)具有有限頻率傳輸零點(diǎn)，大大提高了阻帶陡峭度，該類(lèi)響應(yīng)函數(shù)濾波輸零點(diǎn)，大大提高了阻帶陡峭度，該類(lèi)響應(yīng)函數(shù)濾波器阻帶不象全極點(diǎn)濾波器那樣單調(diào)下降而是有波動(dòng)，器阻帶不象全極點(diǎn)濾波器那樣單調(diào)下降而是有波動(dòng)，但通帶近處具有全極點(diǎn)濾波器不可

45、比擬的阻帶陡峭度。但通帶近處具有全極點(diǎn)濾波器不可比擬的阻帶陡峭度。注：注：橢圓函數(shù)具有較差的相位響應(yīng)和瞬間響應(yīng)特性橢圓函數(shù)具有較差的相位響應(yīng)和瞬間響應(yīng)特性濾波器的基本概念濾波器的基本概念(cont)4. 高斯類(lèi)函數(shù)高斯類(lèi)函數(shù)(gaussian) 以上兩種函數(shù)響應(yīng)的濾波器均側(cè)重幅頻響應(yīng)，它們的線(xiàn)以上兩種函數(shù)響應(yīng)的濾波器均側(cè)重幅頻響應(yīng)，它們的線(xiàn)性相位傳輸特性都較差，比較明顯地表現(xiàn)在通帶邊沿延性相位傳輸特性都較差，比較明顯地表現(xiàn)在通帶邊沿延遲遲“振鈴振鈴”畸變劇烈，且隨節(jié)數(shù)增多而加劇。理想線(xiàn)性畸變劇烈，且隨節(jié)數(shù)增多而加劇。理想線(xiàn)性相位濾波器的帶內(nèi)延遲應(yīng)該是一條水平線(xiàn)，信號(hào)經(jīng)過(guò)它相位濾波器的帶內(nèi)延遲應(yīng)

46、該是一條水平線(xiàn)，信號(hào)經(jīng)過(guò)它傳輸后不會(huì)發(fā)生相位失真。高斯類(lèi)函數(shù)響應(yīng)即為這種線(xiàn)傳輸后不會(huì)發(fā)生相位失真。高斯類(lèi)函數(shù)響應(yīng)即為這種線(xiàn)性相位傳輸特性的近似，它包括：最大平坦時(shí)延性相位傳輸特性的近似，它包括：最大平坦時(shí)延(即即bessel函數(shù)函數(shù))、gaussian函數(shù)、函數(shù)、linear phase error等，這等，這些響應(yīng)函數(shù)具有良好的延時(shí)平坦度些響應(yīng)函數(shù)具有良好的延時(shí)平坦度(即傳輸相位線(xiàn)性度即傳輸相位線(xiàn)性度高高)，但幅頻選擇性遠(yuǎn)劣于，但幅頻選擇性遠(yuǎn)劣于butterworth、chebyshev，更不如更不如elliptic函數(shù)響應(yīng)函數(shù)響應(yīng)。濾波器的基本概念濾波器的基本概念濾波器結(jié)構(gòu)形式濾波器結(jié)構(gòu)形

47、式 按諧振子的實(shí)現(xiàn)方式分為按諧振子的實(shí)現(xiàn)方式分為集總元件、分布參數(shù)集總元件、分布參數(shù)濾波器濾波器兩種。兩種。分布參數(shù)分布參數(shù)又分為又分為印制版電路印制版電路(微帶、懸置微帶微帶、懸置微帶線(xiàn)線(xiàn))、機(jī)械腔體、介質(zhì)諧振子、機(jī)械腔體、介質(zhì)諧振子等形式等形式。 集總集總(lc)濾波器濾波器 適于適于3ghz以下應(yīng)用，該類(lèi)濾波器運(yùn)以下應(yīng)用，該類(lèi)濾波器運(yùn)用微波集總元件設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)諧振電路，使濾波器具用微波集總元件設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)諧振電路，使濾波器具有很小的體積、便于安裝的結(jié)構(gòu)且無(wú)寄生通帶有很小的體積、便于安裝的結(jié)構(gòu)且無(wú)寄生通帶(或很或很遠(yuǎn)遠(yuǎn))，同時(shí)具有設(shè)計(jì)靈活、研制周期短，同時(shí)具有設(shè)計(jì)靈活、研制周期短(小批量研

48、制最小批量研制最短可在短可在1周或周或3天以?xún)?nèi)天以?xún)?nèi))等優(yōu)點(diǎn)。但由于集總電感元件等優(yōu)點(diǎn)。但由于集總電感元件q值低，該類(lèi)濾波器插入損耗較大且相對(duì)帶寬不可能作值低，該類(lèi)濾波器插入損耗較大且相對(duì)帶寬不可能作得很窄得很窄(一般一般3%)，限制了其在有低插損、高矩形度、，限制了其在有低插損、高矩形度、窄帶、大功率等要求場(chǎng)合下的應(yīng)用。窄帶、大功率等要求場(chǎng)合下的應(yīng)用。濾波器的基本概念濾波器的基本概念濾波器結(jié)構(gòu)形式濾波器結(jié)構(gòu)形式 介質(zhì)濾波器介質(zhì)濾波器 介質(zhì)諧振器介質(zhì)諧振器q值一般為集總元件的值一般為集總元件的23倍倍(tem模模)或或1020倍倍(te01模模)，從而使該類(lèi)濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)窄帶濾波，從而使該類(lèi)濾

49、波器能夠?qū)崿F(xiàn)窄帶濾波(1%至至1)。但寄生通帶較近。但寄生通帶較近(tem模約為模約為2fo，te01模約模約1.12fo), 使該類(lèi)濾波器主要用于既要對(duì)通帶近端雜散進(jìn)行抑使該類(lèi)濾波器主要用于既要對(duì)通帶近端雜散進(jìn)行抑制同時(shí)又須有較小體積的場(chǎng)合。制同時(shí)又須有較小體積的場(chǎng)合。 腔體濾波器腔體濾波器 諧振子全部由機(jī)械結(jié)構(gòu)組成使其具有相當(dāng)高的諧振子全部由機(jī)械結(jié)構(gòu)組成使其具有相當(dāng)高的q值值(數(shù)千甚至上萬(wàn)數(shù)千甚至上萬(wàn))，非常適于要求低插入損耗，非常適于要求低插入損耗(1db)、窄帶、窄帶(1%)、大功率、大功率(可達(dá)可達(dá)300w或更高或更高)傳輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)合。該類(lèi)濾傳輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)合。該類(lèi)濾波器具有較大體積且有

50、寄生通帶，加工成本較高，生產(chǎn)周期波器具有較大體積且有寄生通帶，加工成本較高，生產(chǎn)周期一般為一般為46周。周。 印制版電路濾波器印制版電路濾波器 該類(lèi)濾波器在低成本及沒(méi)有過(guò)高體積要求該類(lèi)濾波器在低成本及沒(méi)有過(guò)高體積要求時(shí)廣泛應(yīng)用。尤其在時(shí)廣泛應(yīng)用。尤其在3ghz以上總體性能優(yōu)于以上總體性能優(yōu)于lc濾波器。濾波器。濾波器的基本概念濾波器的基本概念如何發(fā)揮最佳性能如何發(fā)揮最佳性能 濾波器是反射型器濾波器是反射型器(部部)件件, 能否充分發(fā)揮濾波性能的關(guān)能否充分發(fā)揮濾波性能的關(guān)鍵為端口阻抗匹配、良好的微波接地及防止空間信號(hào)鍵為端口阻抗匹配、良好的微波接地及防止空間信號(hào)串繞。串繞。 端口阻抗匹配不僅包括

51、通帶內(nèi)，同時(shí)阻帶反射性能也端口阻抗匹配不僅包括通帶內(nèi)，同時(shí)阻帶反射性能也會(huì)受端接負(fù)載偏離系統(tǒng)阻抗的嚴(yán)重影響并導(dǎo)致帶外抑會(huì)受端接負(fù)載偏離系統(tǒng)阻抗的嚴(yán)重影響并導(dǎo)致帶外抑制度下降。因此，濾波器一般不能直接級(jí)聯(lián)而必須在制度下降。因此，濾波器一般不能直接級(jí)聯(lián)而必須在中間采取隔離措施。中間采取隔離措施。 良好的微波接地是使濾波器帶內(nèi)、帶外整個(gè)特性得以良好的微波接地是使濾波器帶內(nèi)、帶外整個(gè)特性得以最充分發(fā)揮的必要條件。最充分發(fā)揮的必要條件。 空間信號(hào)串繞指經(jīng)濾波器輸入端反射的信號(hào)和未經(jīng)濾空間信號(hào)串繞指經(jīng)濾波器輸入端反射的信號(hào)和未經(jīng)濾波通道的信號(hào)在濾波器周?chē)臻g傳輸，從而削弱了濾波通道的信號(hào)在濾波器周?chē)臻g傳輸，從而削弱了濾波效果。必須盡量對(duì)周?chē)臻g可能的串繞信道采取隔波效果。必須盡量對(duì)周?chē)臻g可能的串繞信道采取隔斷措施。斷措施。 濾波器的性能濾波器的性能類(lèi)型類(lèi)型工作頻率工作頻率3db相對(duì)帶寬相對(duì)帶寬lc濾波器濾波器23000mhz3100%介質(zhì)濾波器介質(zhì)濾波器3003900mhz17%介質(zhì)腔體濾波器介質(zhì)腔體濾波器150014000mhz0.10.6%梳狀腔體濾波器梳狀腔體濾波器40010