微波器件-濾波器,雙工器,耦合器,功分器

1、目 錄一：微波無源器件1.濾波器介紹（重點(diǎn)講帶通濾波器）2.雙工器介紹3.耦合器介紹4.功分器介紹二：塔頂放大器（TMA）濾波器濾波器用途與分類最普通的濾波器具有下圖所示的低通、高通、帶通、帶阻衰減特性。 四種普通濾波器的特性曲線n可以從不同角度對濾波器進(jìn)行分類：(a)按功能分，有低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，帶阻濾波器，可調(diào)濾波器。n(b)按濾波器的組成元件分，有集總參數(shù)濾波器，分布參數(shù)濾波器，無源濾波器，有源濾波器，晶體濾波器，聲表面波濾波器，等等。帶通濾波器的工作原理原始信號濾波器響應(yīng)濾波后的信號帶通濾波器的主要電氣參數(shù)1. 帶外抑制：帶外抑制：帶外抑制指，濾波器在工作頻段以外的頻

2、點(diǎn)處對信號的衰減。 濾波器抑制主要由腔數(shù)決定。腔數(shù)越多帶外抑制越好，同時插損也越大； 上圖為不加飛桿的濾波器響應(yīng)，左、右圖分別為5腔和7腔的響應(yīng)。對比二圖可以明顯看出：7腔響應(yīng)的帶外抑制優(yōu)于5腔響應(yīng)；7腔響應(yīng)的中心頻點(diǎn)的插損為-1.17dB，5腔響應(yīng)的中心頻點(diǎn)插損為-0.7dB。帶通濾波器的主要電氣參數(shù)2. 通帶帶寬：通帶帶寬：濾波器帶寬指滿足插損要求的最大通帶頻率寬度。帶寬根據(jù) 客戶的要求而定。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上要將帶寬適當(dāng)拓寬，以保證濾波器在不同工作環(huán)境下都能滿足客戶指標(biāo)。帶寬拓寬越多，在標(biāo)準(zhǔn)頻點(diǎn)的插損越小，同時帶外抑制也會變小。3. 傳輸零點(diǎn)：傳輸零點(diǎn)：理論上抑制無限大的頻點(diǎn)。濾波器中加入不

3、同結(jié)構(gòu)的飛桿，就能在通帶外加入傳輸零點(diǎn)。下圖為不加飛桿和加入兩個感飛后的濾波器響應(yīng)。加入零點(diǎn)后，通帶有零點(diǎn)的一邊抑制增強(qiáng)，另一邊抑制有所減弱，同時通帶靠近零點(diǎn)的邊頻插損增大。帶通濾波器的主要電氣參數(shù)4. 插入損耗：插入損耗：插入損耗簡稱插損，指模塊置入系統(tǒng)后，對工作頻段信號引入 的衰減。影響插損的因素除了上面提到的腔數(shù)和帶寬外，還受單腔尺寸的 影響。濾波器的單腔尺寸越大，工作中每個腔能夠儲存的能量越多，損耗 越小。5.相位和群時延：相位和群時延：電磁波信號通過濾波器，在相位上和時間上都會出現(xiàn)延遲。在功率放大器中，為了實(shí)現(xiàn)功率/信號上的合成或相消，就需要調(diào)整某一路信號的相位/群時延。如果僅用傳輸

4、線來實(shí)現(xiàn)，則50納秒的時延就需要用16.3米傳輸線，而使用帶通濾波器，只需要5腔就可以實(shí)現(xiàn)。帶通濾波器的結(jié)構(gòu) 通常的帶通濾波器具有左圖所示的結(jié)構(gòu)： 抽頭：將外部輸入信號饋入濾波器或者將經(jīng)過濾波器的信號導(dǎo)出。 諧振腔：形成通帶內(nèi)的諧振點(diǎn)； 耦合窗口：在諧振腔之間傳輸電磁信號，同時調(diào)整成不同的耦合度，以滿足濾波器設(shè)計(jì)的需要； 感飛，容飛，對稱飛：形成通帶外的傳輸零點(diǎn)（即抑制點(diǎn)）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?？偟膩碇v有兩種形式： 電耦合：通過電流或者電場來進(jìn)行耦合。 磁耦合：通過磁場進(jìn)

5、行耦合，也稱感性耦合。 對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。ab單腔諧振器電場分布圖單腔諧振器磁場分布圖雙工器簡介雙工器介紹n雙工器由一個接收端濾波器和一個發(fā)射端 濾波器組成，實(shí)現(xiàn)收/發(fā)共用；n高/低端濾波器可以是帶通、帶阻、低通、 高通濾波器；n可以由各種諧振器濾波器組合；n最常見的是同軸諧振器帶通濾波器組成的 雙工器；n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)帶阻雙工器響應(yīng)幾種常見的雙工器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

6、器耦合器、功分/合路器介紹n天饋系統(tǒng)中采用耦合器提取檢測信號，將模塊的工作狀態(tài)隨時報告給工作人員，以便工作人員對模塊進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；n天線接收的信號通過雙工器中的接收濾波器，再由功分器均分成數(shù)份，分配到不同的接收機(jī)。定向耦合器定向耦合器n參數(shù)說明： 耦合度：當(dāng)其余端口接匹配負(fù)載時，耦合端輸出功率與主線輸入功率之比。耦合損耗：由于一定能量傳輸?shù)今詈隙硕鹬骶€輸出功率減小，它等于主線插入損耗的理論值。主線損耗：當(dāng)匹配負(fù)載接主線外各端口時，在傳輸系統(tǒng)中由于耦合器的插入而引起的負(fù)載獲得功率的變化，主線插入損耗也包括能量耦合損耗和能量耗散損耗兩方面。方向性：當(dāng)功率在指定方向上傳輸時，耦合端口的輸出功率與

7、同樣功率在相反方向傳輸時同一耦合端口的輸出功率之差。對雙定向耦合器而言，定義為兩個耦合端輸出功率之差。微帶線耦合器n體積小n批量一致性好n生產(chǎn)制造簡單n成熟設(shè)計(jì)n結(jié)構(gòu)多樣，可實(shí)現(xiàn)帶寬大n損耗較大n功率容量小n在功率要求低的情況下采用n時延濾波器和分集接收濾波器 上較多使用n可作為獨(dú)立的元件使用帶狀線耦合器n中等體積n成熟設(shè)計(jì)n生產(chǎn)裝配容易n損耗較小n功率容量較大n可采用結(jié)構(gòu)少，帶寬窄n通常與其它器件配合使用波導(dǎo)耦合器n成熟設(shè)計(jì)n功率容量大n損耗小n生產(chǎn)制造簡單n適用頻率高n用于波導(dǎo)系統(tǒng)n常作為獨(dú)立器件使用功分器功分器 n功分器是功率分配器的簡稱，它是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路相等或不

8、相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。功分器通常為能量的等值分配，通過阻抗變換線的級聯(lián)與隔離電阻的搭配，具有很寬的頻帶特性。參數(shù)說明： 插入損耗插入損耗：器件直通（s21/s12)損耗，其計(jì)算公式為所有路數(shù)的輸出功率之和與輸入功率的比值，或單路的實(shí)際直通損耗減去理想的分配損耗. 隔離度隔離度： 當(dāng)主路接匹配負(fù)載時，各分配支路之間的衰減 量。 幅度平衡幅度平衡：指頻帶內(nèi)所有輸出端口之間的幅度誤差最大值。 相位平衡相位平衡：指頻帶內(nèi)所有輸出端口之間相對于輸入端口相移量起伏程度。微帶功分器n成熟設(shè)計(jì)n體積小n布線靈活n生產(chǎn)制造簡單n一致性高n損耗較大n常作為獨(dú)立器件n用于接收濾波器的信號分配 波導(dǎo)功分器n成熟設(shè)計(jì)n功率容量大n損耗小