無源器件介紹

無源器件介紹第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六濾波器第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六濾波器用途與分類

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可以從不同角度對濾波器進行分類：(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。(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。第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六帶通濾波器的工作原理原始信號濾波器響應濾波后的信號第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六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，左、右圖分別為5腔和7腔的響應。對比二圖可以明顯看出：7腔響應的帶外抑制優(yōu)于5腔響應；7腔響應的中心頻點的插損為-1.17dB，5腔響應的中心頻點插損為-0.7dB。第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六帶通濾波器的主要電氣參數(shù)2.

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。在設計和生產(chǎn)上要將帶寬適當拓寬，以保證濾波器在不同工作環(huán)境下都能滿足客戶指標。帶寬拓寬越多，在標準頻點的插損越小，同時帶外抑制也會變小。3.傳輸零點：理論上抑制無限大的頻點。濾波器中加入不同結構的飛桿，就能在通帶外加入傳輸零點。下圖為不加飛桿和加入兩個感飛后的濾波器響應。加入零點后，通帶有零點的一邊抑制增強，另一邊抑制有所減弱，同時通帶靠近零點的邊頻插損增大。第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六帶通濾波器的主要電氣參數(shù)4.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：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。如果僅用傳輸線來實現(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腔就可以實現(xiàn)。第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六帶通濾波器的結構

通常的帶通濾波器具有左圖所示的結構：抽頭：將外部輸入信號饋入濾波器或者將經(jīng)過濾波器的信號導出。諧振腔：形成通帶內(nèi)的諧振點；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，以滿足濾波器設計的需要；感飛，容飛，對稱飛：形成通帶外的傳輸零點（即抑制點）第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六濾波器抽頭模型（閥門）

抽頭為帶通濾波器的饋電裝置。其結構關系到饋電強度，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行耦合。磁耦合：通過磁場進行耦合，也稱感性耦合。對于同軸諧振器帶通濾波器，必須將輸入/輸出端的抽頭都設計到位，才能保證通帶駐波較小。不合理的抽頭設計，會導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第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六單腔諧振器電場分布圖第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六單腔諧振器磁場分布圖第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六雙工器簡介第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六雙工器介紹雙工器由一個接收端濾波器和一個發(fā)射端濾波器組成，實現(xiàn)收/發(fā)共用；高/低端濾波器可以是帶通、帶阻、低通、高通濾波器；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雙工器；詳細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帶阻雙工器響應第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六幾種常見的雙工器同軸帶通雙工器螺旋帶阻雙工器波導帶通雙工器陶瓷帶通雙工器第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六耦合器、功分/合路器介紹天饋系統(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行實時監(jiān)控；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。第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六定向耦合器

參數(shù)說明：耦合度：當其余端口接匹配負載時，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：當匹配負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：當功率在指定方向上傳輸時，耦合端口的輸出功率與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。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六微帶線耦合器體積小批量一致性好生產(chǎn)制造簡單成熟設計結構多樣，可實現(xiàn)帶寬大損耗較大功率容量小在功率要求低的情況下采用時延濾波器和分集接收濾波器上較多使用可作為獨立的元件使用第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六帶狀線耦合器中等體積成熟設計生產(chǎn)裝配容易損耗較小功率容量較大可采用結構少，帶寬窄通常與其它器件配合使用第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六波導耦合器成熟設計功率容量大損耗小生產(chǎn)制造簡單適用頻率高用于波導系統(tǒng)常作為獨立器件使用第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六功分器

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：器件直通（s21/s12)損耗，其計算公式為所有路數(shù)的輸出功率之和與輸入功率的比值，或單路的實際直通損耗減去理想的分配損耗.

隔離度：

當主路接匹配負載時，各分配支路之間的衰減量。

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：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。第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六微帶功分器成熟設計體積小布線靈活生產(chǎn)制造簡單一致性高損耗較大常作為獨立器件用于接收濾波器的信號分配

第21頁，共23頁，2023年，2月