微波理論的培訓(xùn)講義

1、培訓(xùn)內(nèi)容濾波器在基站中的作用帶通濾波器理論帶通雙工器低通濾波器的應(yīng)用耦合器理論功分/合路器理論大功率濾波器概述調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)帶通濾波器的波形S參數(shù)反映產(chǎn)品的通過信號(hào)和反射信號(hào)的大小S12：2的輸出功率與1的輸入功率 的比值。 例如：假設(shè)輸出功率為輸入功率的 90 那么S12的對(duì)數(shù)表示為： S12100.9-0.45 即此時(shí)該頻點(diǎn)的衰減為-0.45S11：反射回1的功率與1的輸出功 率的比值。 例如：假設(shè)輸出功率為輸入功率的1 那么S11的對(duì)數(shù)表示為： S11100.01-20 即此時(shí)該頻點(diǎn)的回波為-20帶通濾波器的波形 整個(gè)濾波器的響應(yīng)，可以理解為由nn為濾波器腔數(shù)個(gè)相關(guān)聯(lián)的單腔諧振，通過一定的組合

2、構(gòu)成。如左上圖虛線表示。 除兩個(gè)抽頭腔外的每個(gè)諧振腔，形成一個(gè)在通帶內(nèi)的諧振峰，諧振峰之間通過不同大小的窗口耦合，排列在通帶內(nèi)的不同位置，形成通帶。 左以下圖為濾波器的回波草圖。對(duì)于帶通濾波器，有幾個(gè)諧振腔包括兩個(gè)抽頭腔就會(huì)在通帶內(nèi)形成幾個(gè)傳輸極點(diǎn)即對(duì)應(yīng)的圖中紅色圓圈內(nèi)的波谷。 回波與駐波相對(duì)應(yīng)，回波曲線中的波谷，對(duì)應(yīng)在駐波曲線中，也是一個(gè)波谷?；镜母窘Y(jié)構(gòu)帶通濾波器的工作原理原始信號(hào)濾波器響應(yīng)濾波后的信號(hào)帶通濾波器的主要電氣參數(shù)1. 帶外抑制：帶外抑制指，濾波器在工作頻段以外的頻點(diǎn)處對(duì)信號(hào)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(shí)插損也越大； 上圖為不加飛桿的濾波器響應(yīng)

3、，左、右圖分別為5腔和7腔的響應(yīng)。比照二圖可以明顯看出：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-1.17，5腔響應(yīng)的中心頻點(diǎn)插損為-0.7。帶通濾波器的主要電氣參數(shù)2. 通帶帶寬：濾波器的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(shí)帶外抑制也會(huì)變小。3. 傳輸零點(diǎn)：理論上抑制無(wú)限大的頻點(diǎn)。濾波器中參加不同結(jié)構(gòu)的飛桿，就能在通帶外參加傳輸零點(diǎn)。以下圖為不加飛桿和參加兩個(gè)感飛后的濾波器響應(yīng)。參加零點(diǎn)后，通帶有零點(diǎn)的一邊抑制增強(qiáng)，另一邊抑制有

4、所減弱，同時(shí)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)5. 插入損耗：插入損耗簡(jiǎn)稱插損，指模塊置入系統(tǒng)后，對(duì)工作頻段信號(hào)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(gè)腔能夠儲(chǔ)存的能量越多，損耗 越小。6.相位和群時(shí)延：電磁波信號(hào)通過濾波器，在相位上和時(shí)間上都會(huì)出現(xiàn)延遲。在功率放大器中，為了實(shí)現(xiàn)功率/信號(hào)上的合成或相消，就需要調(diào)整某一路信號(hào)的相位/群時(shí)延。如果僅用傳輸線來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么50納秒的時(shí)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

5、外部輸入信號(hào)饋入濾波器或者將經(jīng)過濾波器的信號(hào)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(hào)，同時(shí)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(duì)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 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 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(lái)，通帶插損增大。諧振器模型左圖為單個(gè)諧振腔的電場(chǎng)模型及其等效電路原理圖。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

6、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： 為諧振桿參加圓盤，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； 同樣參加調(diào)諧螺桿，也相當(dāng)于加大端接電容，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)，那么濾波器通帶低偏。兩個(gè)諧振器的耦合模型 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；耦合螺桿的參加，“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，如左以下圖所示。 所以，假設(shè)將所有的耦合螺桿都往里進(jìn)，那

7、么通帶帶寬變寬。 帶通濾波器的飛桿容飛結(jié)構(gòu)感飛結(jié)構(gòu) 右上圖的感飛/容飛位置上，假設(shè)參加容飛結(jié)構(gòu)那么實(shí)現(xiàn)容飛，參加感飛結(jié)構(gòu)那么實(shí)現(xiàn)感飛； 右以下圖的對(duì)稱飛位置上參加容飛結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)稱飛，參加感飛結(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(lái)改變飛桿強(qiáng)度；容飛或?qū)ΨQ飛太強(qiáng)/弱那么需要翻開蓋板，減短/加長(zhǎng)飛桿。幾種傳輸零點(diǎn)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S12衰減。飛桿越強(qiáng)，那么零點(diǎn)越靠近通帶；飛桿越弱，那么零點(diǎn)越遠(yuǎn)離通帶。帶通雙工器帶通雙工器為一個(gè)低頻端帶通濾波器和一個(gè)高頻端帶通濾波器合成；低頻端濾波器和高頻端濾波器會(huì)產(chǎn)生相互影響，產(chǎn)生影響的主要為天線端的第一，

8、第二個(gè)諧振腔；其影響可以通過合理設(shè)計(jì)抽頭來(lái)減弱。低通濾波器*低通濾波器常作為帶通帶通濾波器的補(bǔ)充元件使用， 所有用微波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的帶通濾波器，都會(huì)在通帶的高頻端形成諧波，如左圖所示。在諧波位置，濾波器對(duì)帶外信號(hào)的抑制不能滿足系統(tǒng)要求。因此，為了改善濾波器的遠(yuǎn)端抑制，就需要為帶通濾波器串接一個(gè)低通濾波器，響應(yīng)如右圖。低通濾波器 左圖為串接低通后的帶通濾波器響應(yīng)。可見，串接后濾波器的遠(yuǎn)端諧波被抑制，而通帶響應(yīng)并未收到大的影響。 右圖為現(xiàn)在常用的同軸上下阻抗線低通濾波器的內(nèi)導(dǎo)體組件。耦合器 定向耦合器一般屬于四端口網(wǎng)絡(luò)，它有輸入端、直通端、耦合端和隔離端，分別對(duì)應(yīng)左圖所示的1、2、3和4端口。定向耦合

9、器的主要技術(shù)指標(biāo)有耦合度、隔離度(或方向性)、輸入駐波比和工作帶寬。 耦合度C定義為輸入端的輸入功率P1與耦合端的輸出功率P3之比的分貝數(shù)，即：()耦合度的分貝數(shù)愈大耦合愈弱。隔離度D定義為輸入端的輸入功率P1與隔離端的輸出功率P4之比的分貝數(shù)，即(dB)理想情況下，隔離端應(yīng)無(wú)輸出功率，隔離度為無(wú)限大。實(shí)際上常有極小局部功率從隔離端輸出。方向性是耦合端輸出功率P3與隔離端的輸出功率P4之比，即：微帶線耦合器左圖為幾種微帶耦合器結(jié)構(gòu)：耦合度大小與兩條傳輸線之間的距離有關(guān)，距離越近那么耦合越強(qiáng)；隔離度主要取決于所采用的耦合器結(jié)構(gòu)。左圖的前四種結(jié)構(gòu)為改進(jìn)后的平行耦合線結(jié)構(gòu)，能比一般的耦合線實(shí)現(xiàn)更大的

10、隔離度；后兩種結(jié)構(gòu)為分支定向耦合器，可以更容易實(shí)現(xiàn)較寬的帶寬。在調(diào)試中，常常通過刀刻或者貼箔片來(lái)改變兩傳輸線的距離，從而調(diào)節(jié)耦合度。帶狀線耦合器圖為帶狀線耦合器的測(cè)試響應(yīng)及其模型；帶狀線耦合器在產(chǎn)品中也常用到，它的特點(diǎn)是承受功率較大，損耗較??；類似與微帶耦合器，帶狀線耦合器的調(diào)試方法，也是用刀刻或者貼箔片，加焊錫。另外，產(chǎn)品中常用到的主副桿耦合器，也屬于帶狀線耦合器。不同點(diǎn)在于它將帶狀線耦合器中的薄片換成了金屬圓桿。功分/合路器 左圖是微帶三端口功分器原理圖。信號(hào)由1端口輸入，分別經(jīng)過兩段微帶線從2和3端口輸出，負(fù)載電阻分別為R2及R3。 兩段傳輸線之間沒有耦合，在傳輸線的末端參加平衡電阻，保

11、證它們之間有足夠的隔離。功分器應(yīng)滿足以下條件：2端口與3端口的輸出功率比可為任意指定值；理論上1端口無(wú)反射； 2端口與3端口的輸出電壓等幅、同相。 常見的幾種功分器外形圖中為幾種常見的功分器的外形。通常產(chǎn)品中用到的功分器為一分二的等分功分器，由數(shù)個(gè)一分二等分功分器，可以構(gòu)成一分四，一分八等 等分功分器；功分器主要的指標(biāo)：輸出端口與輸入端口的功率比值表示，二等分功分器輸出功率：兩個(gè)輸出端口之間的輸出功率比值表示：濾波器的大功率擊穿問題空氣擊穿：空氣中的電壓到達(dá)某一數(shù)值，那么空氣分子中的電子被擊出，形成電弧，空氣變得導(dǎo)電；當(dāng)濾波器工作時(shí)，諧振桿與腔體、蓋板、螺桿等接地金屬面之間會(huì)產(chǎn)生電壓。假設(shè)此電

12、壓到達(dá)空氣的擊穿電壓，那么空氣擊穿，濾波器內(nèi)放電，信號(hào)失真，同時(shí)濾波器受到損壞，也可能損壞其它系統(tǒng)部件；系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)功率很大，擊穿問題嚴(yán)重。為了滿足系統(tǒng)的大功率需求，濾波器、雙工器必須做大功率處理；大功率下電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因： 1、蓋板-諧振桿間距離過近 2、調(diào)諧螺桿與諧振桿內(nèi)壁距離過近 3、調(diào)諧螺桿有螺紋 4、零件有尖角 大功率下易擊穿的原因二、工藝原因： 1、零件有毛刺 2、零件光潔度不夠 3、電鍍不光滑 凡谷電子 產(chǎn)品要求: A04 凡谷電子 產(chǎn)品要求: A04 凡谷電子 產(chǎn)品要求: A04 凡谷電子 產(chǎn)品要求: H07 凡谷電子 產(chǎn)品要求: H07 凡谷電子 產(chǎn)品要求:

13、450M 凡谷電子 產(chǎn)品要求: 450M 凡谷電子 產(chǎn)品要求: 450M 凡谷電子 產(chǎn)品要求: 螺桿 凡谷電子 產(chǎn)品要求：螺桿 雙工器、濾波器調(diào)試工藝的通用標(biāo)準(zhǔn) 1、目的 對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的調(diào)試過程進(jìn)行規(guī)定和控制，確保產(chǎn)品調(diào)試能夠滿足可靠性的要求，減少產(chǎn)品在調(diào)試崗位出現(xiàn)的問題，加強(qiáng)調(diào)試人員的自檢過程。用調(diào)試工序來(lái)防止問題的產(chǎn)生。 2、輸出要求 嚴(yán)格按照生產(chǎn)文件的指標(biāo)要求進(jìn)行調(diào)試，不得為提高調(diào)試速度而自行降低指標(biāo)；否那么可能導(dǎo)致產(chǎn)品檢驗(yàn)不通過，更嚴(yán)重的是這樣的產(chǎn)品可能存在功率或者三階等方面的隱患，這些隱患很難被檢驗(yàn)出來(lái)，致使不合格產(chǎn)品出售給客戶，最終致使系統(tǒng)故障，客戶批量退貨。3、調(diào)試流程及要求 31開機(jī)檢查儀表是否正常，工具是否齊備。 32每次在調(diào)不同產(chǎn)品前必須將儀表校準(zhǔn)。 33調(diào)試前確認(rèn)待調(diào)器件是裝配的合格品。 34在指標(biāo)沒有完全到達(dá)要求前扳手只要稍微帶緊螺帽，當(dāng)指標(biāo)完全滿足要求后，再來(lái)鎖緊螺桿，鎖緊螺桿時(shí)要注意不要將蓋板脫落的銀層等小物體帶到雙工器內(nèi)部。 35在調(diào)試或返修過程中如有開蓋板的情況，在合