濾波器原理簡(jiǎn)介

1、目 錄一、雙工器在基站中的作用一、濾波器原理簡(jiǎn)介二、雙工器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介一、雙工器在基站中的作用一、雙工器在基站中的作用 雙工器在基站中的雙工器在基站中的作用是將發(fā)射和接作用是將發(fā)射和接收信號(hào)相隔離，保收信號(hào)相隔離，保證接收和發(fā)射都能證接收和發(fā)射都能同時(shí)正常工作同時(shí)正常工作. .它是它是由兩組不同頻率的由兩組不同頻率的帶通濾波器組成，帶通濾波器組成，避免發(fā)射信號(hào)對(duì)接避免發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行干擾。收信號(hào)進(jìn)行干擾。 二、濾波器原理簡(jiǎn)介 濾波器是通信工程中常用的重要器件，它對(duì)信號(hào)具有濾波器是通信工程中常用的重要器件，它對(duì)信號(hào)具有頻率選擇性，在通信系統(tǒng)中通過或阻斷、分開或合成頻率選擇性，在通信系統(tǒng)中通過或

2、阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。某些頻率的信號(hào)。濾波器主要類型濾波器主要類型 通常采用通常采用工作衰減工作衰減來描述濾波器的來描述濾波器的幅值幅值特性特性: : (dB) (dB) 式中，式中，PinPin和和PLPL分別為輸出端接匹配負(fù)載時(shí)濾波器輸入功率和負(fù)載吸收功率。分別為輸出端接匹配負(fù)載時(shí)濾波器輸入功率和負(fù)載吸收功率。 根據(jù)衰減特性不同，濾波器通常分為根據(jù)衰減特性不同，濾波器通常分為低通低通、高通高通、帶通帶通和和帶阻帶阻濾波器濾波器。LinAPPLlg10低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻帶通濾波器的工作原理帶通濾波器的工作原理原始信號(hào)原始信號(hào)濾波器響應(yīng)濾波器響應(yīng)濾波后的信號(hào)濾波后的信號(hào)

3、帶通濾波器的結(jié)構(gòu)帶通濾波器的結(jié)構(gòu) 通常的帶通濾波器具有左通常的帶通濾波器具有左圖所示的結(jié)構(gòu)：圖所示的結(jié)構(gòu)： 抽頭：將外部輸入信號(hào)饋抽頭：將外部輸入信號(hào)饋入濾波器或者將經(jīng)過濾波器入濾波器或者將經(jīng)過濾波器的信號(hào)導(dǎo)出。的信號(hào)導(dǎo)出。諧振腔：形成通帶內(nèi)的諧振諧振腔：形成通帶內(nèi)的諧振點(diǎn)；點(diǎn)；耦合窗口：在諧振腔之間傳耦合窗口：在諧振腔之間傳輸電磁信號(hào)，同時(shí)調(diào)整成不輸電磁信號(hào)，同時(shí)調(diào)整成不同的耦合度，以滿足濾波器同的耦合度，以滿足濾波器設(shè)計(jì)的需要；設(shè)計(jì)的需要；感飛，容飛，對(duì)稱飛：形成感飛，容飛，對(duì)稱飛：形成通帶外的傳輸零點(diǎn)（即抑制通帶外的傳輸零點(diǎn)（即抑制點(diǎn)）點(diǎn)）帶通濾波器的水池模型帶通濾波器的水池模型過濾水池

4、過濾水池 帶通濾波器帶通濾波器閥門閥門 抽頭抽頭通過水閘通過水閘 窗口窗口過濾單元過濾單元 諧振器諧振器入水閥門入水閥門 一級(jí)過濾一級(jí)過濾 通過水閘通過水閘 二級(jí)過濾二級(jí)過濾 通過水閘通過水閘出水閥門出水閥門*閥門要求開得最大，保證最大的水流量；閥門要求開得最大，保證最大的水流量；* *每級(jí)過濾單元要求正常工作；每級(jí)過濾單元要求正常工作；* *過濾單元密封良好、做工精良，避免水流失或者被損耗；過濾單元密封良好、做工精良，避免水流失或者被損耗；* *每級(jí)通過水閘要求大小適中，保證過濾單元有足夠的工作時(shí)間，并且不阻塞水流每級(jí)通過水閘要求大小適中，保證過濾單元有足夠的工作時(shí)間，并且不阻塞水流濾波器抽

5、頭模型（閥門）濾波器抽頭模型（閥門） 抽頭為帶通濾波器的饋電裝置。其結(jié)構(gòu)關(guān)系到饋電強(qiáng)度，以及與外部接口的匹配，不同帶寬，不同種類的濾波器所用到的抽頭是不一樣的。總的來講有兩種形式： 電耦合：通過電流或者電場(chǎng)來進(jìn)行耦合。 磁耦合：通過磁場(chǎng)進(jìn)行耦合，也稱感性耦合。 對(duì)于同軸諧振器帶通濾波器，必須將輸入/輸出端的抽頭都設(shè)計(jì)到位，才能保證通帶駐波較小。不合理的抽頭設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致輸入能量較多被反射，S11較大，駐波調(diào)不下來，通帶插損增大。abc 金屬同軸濾波器的電耦合方式有兩種，一種是探針耦合（b），一種是直接饋電耦合（a）。 對(duì)于a中抽頭，通過壁電流直接饋電，可以適用于帶寬較寬的情況，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，是最

6、常用的一種抽頭方式。 對(duì)于b中的探針饋電方式，通過電場(chǎng)使得外部電路和第一個(gè)諧振腔進(jìn)行耦合，可以適用于窄帶情況下，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不好，不常用。 對(duì)于c中的磁耦合方式，一般適用于窄帶濾波器，結(jié)構(gòu)可靠性高，但裝配不方便。諧振器模型（過濾單元）諧振器模型（過濾單元）左圖為單個(gè)諧振腔的電場(chǎng)模型及其等左圖為單個(gè)諧振腔的電場(chǎng)模型及其等效電路原理圖。效電路原理圖。圖為不帶圓盤的諧振桿的圓腔諧振器，諧振桿頂部與蓋板形成的電容，可以理解成等效電路中的端接電容。等效電路中的諧振頻率計(jì)算公式為：12fLC 為諧振桿加入圓盤，相當(dāng)于加大了端接電容，圓盤越大，電容越大，諧振頻率越低； 同樣加入調(diào)諧螺桿，也相當(dāng)于加大端接電容，

7、螺桿進(jìn)得越深，端接電容值越大，諧振頻率越低。 所以，將所有的調(diào)諧螺桿往里進(jìn)，則濾波器通帶低偏。單腔諧振器電場(chǎng)分布圖單腔諧振器電場(chǎng)分布圖單腔諧振器磁場(chǎng)分布圖單腔諧振器磁場(chǎng)分布圖兩個(gè)諧振器的耦合模型（水閘）兩個(gè)諧振器的耦合模型（水閘） 左上圖為兩個(gè)圓形諧振腔相互耦合的電場(chǎng)分布模型。 電磁場(chǎng)通過諧振腔之間的窗口耦合；耦合螺桿的加入，“吸引”電力線向螺桿集中，從而加強(qiáng)兩相鄰腔的耦合效果。 每個(gè)諧振腔有各自的諧振頻率，當(dāng)相鄰的兩個(gè)腔發(fā)生耦合時(shí)，其諧振頻率相互“排斥”，耦合越強(qiáng)，“排斥”效果越明顯，如左下圖所示。 所以，若將所有的耦合螺桿都往里進(jìn)，則通帶帶寬變寬。 相鄰耦合兩腔電場(chǎng)分布圖相鄰耦合兩腔電場(chǎng)分

8、布圖相鄰耦合兩腔磁場(chǎng)分布圖相鄰耦合兩腔磁場(chǎng)分布圖相鄰耦合兩腔表面電流分布圖相鄰耦合兩腔表面電流分布圖帶通濾波器的飛桿（額外水閘）帶通濾波器的飛桿（額外水閘）容飛結(jié)構(gòu)感飛結(jié)構(gòu) 右上圖的感飛/容飛位置上，若加入容飛結(jié)構(gòu)則實(shí)現(xiàn)容飛，加入感飛結(jié)構(gòu)則實(shí)現(xiàn)感飛； 右下圖的對(duì)稱飛位置上加入容飛結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)稱飛，加入感飛結(jié)構(gòu)不能形成零點(diǎn)。 調(diào)試中，感飛太強(qiáng)/弱，可以通過勾/壓飛桿來改變飛桿強(qiáng)度；容飛或?qū)ΨQ飛太強(qiáng)/弱則需要打開蓋板，減短/加長(zhǎng)飛桿。容飛感飛幾種傳輸零點(diǎn)幾種傳輸零點(diǎn)圖為三種傳輸零點(diǎn)的響應(yīng)。圖為三種傳輸零點(diǎn)的響應(yīng)。傳輸零點(diǎn)可以增加相應(yīng)頻點(diǎn)的傳輸零點(diǎn)可以增加相應(yīng)頻點(diǎn)的S12S12衰減。飛桿越強(qiáng)，則零

9、點(diǎn)越靠近通帶；飛衰減。飛桿越強(qiáng)，則零點(diǎn)越靠近通帶；飛桿越弱，則零點(diǎn)越遠(yuǎn)離通帶。桿越弱，則零點(diǎn)越遠(yuǎn)離通帶。雙工器介紹 雙工器由一個(gè)接收端濾波器和一個(gè)發(fā)射端雙工器由一個(gè)接收端濾波器和一個(gè)發(fā)射端 濾波器組成，實(shí)現(xiàn)收濾波器組成，實(shí)現(xiàn)收/ /發(fā)共用；發(fā)共用； 高高/ /低端濾波器可以是帶通、帶阻、低通、低端濾波器可以是帶通、帶阻、低通、 高通濾波器；高通濾波器； 可以由各種諧振器濾波器組合；可以由各種諧振器濾波器組合； 最常見的是同軸諧振器帶通濾波器組成的最常見的是同軸諧振器帶通濾波器組成的 雙工器；雙工器； 詳細(xì)的介紹可以參考濾波器的介紹詳細(xì)的介紹可以參考濾波器的介紹典型雙工器模型帶通雙工器響應(yīng)帶阻雙

10、工器響應(yīng)同軸帶通雙工器螺旋帶阻雙工器波導(dǎo)帶通雙工器陶瓷帶通雙工器幾種常見的雙工器二、雙工器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 目前我司可根據(jù)客戶要求定制各種規(guī)格各種類型無源器件產(chǎn)品類型： CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE 室內(nèi)/室外 單模塊/機(jī)箱一體化 雙工器/耦合器/LNA/報(bào)警器一體化設(shè)計(jì) 濾波器/雙工器/低通濾波器/陷波器集成化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)軟件 例例: : 帶通濾波器設(shè)計(jì)過程帶通濾波器設(shè)計(jì)過程優(yōu)化優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)綜合網(wǎng)絡(luò)綜合數(shù)學(xué)模型電路模型物理模型電磁軟件仿真電磁軟件仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)L1Q=Q1C1Q=Q2L2Q=Q1C2Q=Q2L3Q=Q1C3Q=Q2L2Q=Q1C2Q=Q2L1Q=Q1C1Q=Q22122222211( )( )1( )1( )NNNSFKP設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程 : :自主開發(fā)團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)團(tuán)隊(duì)界面友好，仿真效率高界面友好，仿真效率高仿真效果好仿真效果好持續(xù)優(yōu)化持續(xù)優(yōu)化自主開發(fā)的仿真軟件自主開發(fā)的仿真軟件模型模型測(cè)試測(cè)試仿真仿真相關(guān)軟件相關(guān)軟件完整的分析場(chǎng)分布和電壓分布完整的分析場(chǎng)分布和電壓分布溫度補(bǔ)償仿真溫度補(bǔ)償仿真準(zhǔn)確預(yù)測(cè)窗口尺寸和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)窗口尺寸和Q Q值值減少設(shè)計(jì)周期減少設(shè)計(jì)周期完整有效的設(shè)