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1、濾波器工作原理
濾波器定義:凡是有具有能力進行信號處理的裝置都可以稱為濾波器。用來分開及組合不同頻
率,選取需要的信號頻率,抑制不需要的信號頻率的微波器件。主要功能是作為
各種電信號的提取、分隔、抑止干擾。
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
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。
駐波比:表示阻抗的匹配情況
測試濾波器的系數(shù)S12:
S12表 Port2的輸出功率與Port1的輸入功率的比值。假設(shè)輸出功率為輸入功率的50% ,即功率較少一半,則S12的對數(shù)表示為
2、:dB(S12)=10Log(0.5)=-3 即此時該頻點的衰減為-3dB
所以要求銅帶內(nèi)F1~F2內(nèi)的插損盡量小用于減少輸出功率的損耗,而對于帶外的信號,插損應(yīng)盡量大用于抑制帶外的信號。
測試濾波器的系數(shù)S11:
S11表反射回Port1的功率與Port1的輸出功率的比值。假設(shè)輸出功率為輸入功率的1%,則S11的對數(shù)表示為:dB(S11)=10Log(0.01)=-20,即此時該頻點的回波為-20dB換算為駐波比為1.22。
所以要求帶內(nèi)的駐波比應(yīng)盡量小用于增強匹配,較少功率的反射。
帶通濾波器的工作原理
原始信號
3、 濾波器響應(yīng)
?
濾波后的信號
射頻信號f1-f2,通過濾波器,經(jīng)過濾波器響應(yīng),通帶內(nèi)的插損較小,信號略微較小,帶外信號經(jīng)濾波器響應(yīng),被完全抑制掉。
濾波器諧振單元等效電路分析
?
單個諧振腔的電場模型及其等效電路原理圖,電阻R來引入插入損耗
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算公式為:
當(dāng)諧振時
Ls = 1 / (2 pi fr) Henry
Cs = 1 / (2 pi fr) Fara
4、d
濾波器諧振單元諧振曲線
例如:單個諧振單元在f=900MHz時諧振時產(chǎn)生如下諧振頻點
單個諧振單元諧振時產(chǎn)生的曲線是一個波峰
單個諧振單元諧振時回波與駐波相對應(yīng)是一個波谷。
濾波器多個諧振諧振單元諧振曲線
多個諧振腔排列示意圖
多個諧振單元在不同諧振頻點諧振時產(chǎn)生的曲線,是多個波峰排列
多個諧振單元在不同諧振頻點諧振時回波曲線中的多個波谷排列
整個濾波器的響應(yīng),可以理解為由n(n為濾波器腔數(shù))個相關(guān)聯(lián)的單腔諧振,通過一定的組合構(gòu)成。如上圖虛線表示。每個諧振腔,形成一個在通帶內(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。
左下圖為濾波器的回波草圖。對于帶通濾波器每個諧振腔就會在通帶內(nèi)形成幾個傳輸極點?;夭ㄅc駐波相對應(yīng),回波曲線中的波谷,對應(yīng)在駐波曲線中,也是一個波谷。
經(jīng)過對濾波器每個諧振單元的調(diào)諧螺桿和耦合螺桿的調(diào)諧可以使使之完全匹配后可得如下濾波特性圖。
濾波器的濾波響應(yīng)圖
合路器工作原理
合路器是將兩個濾波器或者多濾波器合成后通過一個天線端口輸出,即射頻多種不同頻段的信號,通過各自濾波器響應(yīng)后在天線端口輸出。單路原理如同濾波器,其特點是共用一個天線端口。