调试人员微波技术学习资料

1、微波理论培训 培训内容 n滤波器在基站中的作用 n带通滤波器理论 n带通双工器 n低通滤波器的应用 n耦合器理论 n功分/合路器理论 n大功率滤波器概述 n调试规范 带通滤波器的波形 S参数反映产品的通过信号和反射信号的大小参数反映产品的通过信号和反射信号的大小 S12：Port2的输出功率与Port1的输入功率 的比值。 例如：假设输出功率为输入功率的 90 则S12的对数表示为： LOG（S12）10Log（0.9）-0.45 即此时该频点的衰减为-0.45dB S11：反射回Port1的功率与Port1的输出功 率的比值。 例如：假设输出功率为输入功率的1 则S11的对数表示为： LOG

2、（S11）10Log（0.01）-20 即此时该频点的回波为-20dB 带通滤波器的波形 整个滤波器的响应，可以理解为由n（n 为滤波器腔数）个相关联的单腔谐振，通过 一定的组合构成。如左上图虚线表示。 除两个抽头腔外的每个谐振腔，形成一 个在通带内的谐振峰，谐振峰之间通过不同 大小的窗口耦合，排列在通带内的不同位置， 形成通带。 左下图为滤波器的回波草图。对于带 通滤波器，有几个谐振腔（包括两个抽头 腔）就会在通带内形成几个传输极点（即 对应的图中红色圆圈内的波谷）。 回波与驻波相对应，回波曲线中的波 谷，对应在驻波曲线中，也是一个波谷。 基站的基本结构 带通滤波器的工作原理 原始信号 滤波

3、器响应 滤波后的信号 带通滤波器的主要电气参数 1. 带外抑制：带外抑制：带外抑制指，滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。 滤波器抑制主要由腔数决定。腔数越多带外抑制越好，同时插损也越大； 上图为不加飞杆的滤波器响应，左、右图分别为5腔和7腔的响应。 对比二图可以明显看出：7腔响应的带外抑制优于5腔响应；7腔响应的中 心频点的插损为-1.17dB，5腔响应的中心频点插损为-0.7dB。 带通滤波器的主要电气参数 2. 通带带宽：通带带宽：滤波器的带宽指满足插损要求的最大通带频率宽度。带宽根据 客户的要求而定。在设计和生产上要将带宽适当拓宽，以保证滤波器在不 同工作环境下都能满足客户指标。

4、带宽拓宽越多，在标准频点的插损越小， 同时带外抑制也会变小。 3. 传输零点：传输零点：理论上抑制无限大的频点。滤波器中加入不同结构的飞杆，就 能在通带外加入传输零点。下图为不加飞杆和加入两个感飞后的滤波器 响应。加入零点后，通带有零点的一边抑制增强，另一边抑制有所减弱， 同时通带靠近零点的边频插损增大。 带通滤波器的主要电气参数 5. 插入损耗：插入损耗：插入损耗简称插损，指模块置入系统后，对工作频段信号引入 的衰减。影响插损的因素除了上面提到的腔数和带宽外，还受单腔尺寸的 影响。滤波器的单腔尺寸越大，工作中每个腔能够储存的能量越多，损耗 越小。 6.相位和群时延：相位和群时延： 电磁波信号

5、通过滤波器，在相位上和时间上都会出现延迟。 在功率放大器中，为了实现功率/信号上的合成或相消，就需要调整某 一路信号的相位/群时延。如果仅用传输线来实现，则50纳秒的时延就 需要用16.3米传输线，而使用带通滤波器，只需要5腔就可以实现。 带通滤波器的结构 通常的带通滤波器具有 左图所示的结构： 抽头：将外部输入信 号馈入滤波器或者将经过滤 波器的信号导出。 谐振腔：形成通带内的 谐振点； 耦合窗口：在谐振腔之 间传输电磁信号，同时调整 成不同的耦合度，以满足滤 波器设计的需要； 感飞，容飞，对称飞： 形成通带外的传输零点（即 抑制点） 滤波器抽头模型 抽头为带通滤波器的馈电 装置。其结构关系

6、到馈电强度， 以及与外部接口的匹配 对于同轴谐振器带通滤 波器，必须将输入/输出端的 抽头都设计到位，才能保证通 带驻波较小。不合理的抽头设 计，会导致输入能量较多被反 射，S11较大，驻波调不下来， 通带插损增大。 谐振器模型 左图为单个谐振腔的电场模型及其等左图为单个谐振腔的电场模型及其等 效电路原理图。效电路原理图。 图为不带圆盘的谐振杆的圆腔谐振器， 谐振杆顶部与盖板形成的电容，可以 理解成等效电路中的端接电容。 等效电路中的谐振频率计算公式为： 1 2 f LC 为谐振杆加入圆盘，相当于 加大了端接电容，圆盘越大，电 容越大，谐振频率越低； 同样加入调谐螺杆，也相当 于加大端接电容，

7、螺杆进得越深， 端接电容值越大，谐振频率越低。 所以，将所有的调谐螺杆往 里进，则滤波器通带低偏。 两个谐振器的耦合模型 左上图为两个圆形谐振腔相互 耦合的电场分布模型。 电磁场通过谐振腔之间的窗口 耦合；耦合螺杆的加入，“吸引” 电力线向螺杆集中，从而加强两相 邻腔的耦合效果。 每个谐振腔有各自的谐振频率， 当相邻的两个腔发生耦合时，其谐 振频率相互“排斥”，耦合越强， “排斥”效果越明显，如左下图所 示。 所以，若将所有的耦合螺杆都 往里进，则通带带宽变宽。 带通滤波器的飞杆 容飞结构 感飞结构 右上图的感飞/ 容飞位置上，若加 入容飞结构则实现 容飞，加入感飞结 构则实现感飞； 右下图的

8、对称 飞位置上加入容飞 结构，可实现对称 飞，加入感飞结构 不能形成零点。 调试中，感飞 太强/弱，可以通过 勾/压飞杆来改变飞 杆强度；容飞或对 称飞太强/弱则需要 打开盖板，减短/加 长飞杆。 几种传输零点 图为三种传输零点的响应。 传输零点可以增加相应频点的S12衰减。飞杆越强，则零点越靠近通带； 飞杆越弱，则零点越远离通带。 带通双工器 n带通双工器为一个低频端带通滤波器和一个高频端带通滤 波器合成； n低频端滤波器和高频端滤波器会产生相互影响，产生影响 的主要为天线端（ANT）的第一，第二个谐振腔； n其影响可以通过合理设计抽头来减弱。 低通滤波器 *低通滤波器常作为带通带通滤波器的

9、补充元件使用，低通滤波器常作为带通带通滤波器的补充元件使用， 所有用微波结构实现的带通滤波器，都会在通带的高频端形成谐波， 如左图所示。在谐波位置，滤波器对带外信号的抑制不能满足系统要求。 因此，为了改善滤波器的远端抑制，就需要为带通滤波器串接一个低通滤 波器，响应如右图。 低通滤波器 左图为串接低通后的带通滤波器响应。可见，串接后滤波器的远端谐 波被抑制，而通带响应并未收到大的影响。 右图为现在常用的同轴高低阻抗线低通滤波器的内导体组件。 耦合器 C P P 10 1 3 log 定向耦合器一般属于四端口网络， 它有输入端、直通端、耦合端和隔离 端，分别对应左图所示的1、2、3和4 端口。定

10、向耦合器的主要技术指标有耦合 度、隔离度(或方向性)、输入驻波比和工作 带宽。 耦合度耦合度C定义为输入端的输入功率 P1与耦合端的输出功率P3之比的分 贝数，即： (dB) 耦合度的分贝数愈大耦合愈弱。 隔离度隔离度D定义为输入端的输入功率 P1与隔离端的输出功率P4之比的 分贝数，即 (dB) D P P 10 1 4 log 理想情况下，隔离端应无输出 功率，隔离度为无限大。实际 上常有极小部分功率从隔离端 输出。 方向性方向性是耦合端输出功率P3与隔离 端的输出功率P4之比，即： D P P S S S S DC101020 3 4 13 2 14 2 13 14 logloglog

11、微带线耦合器 n左图为几种微带耦合器结构： n耦合度大小与两条传输线之间 的距离有关，距离越近则耦合 越强； n隔离度主要取决于所采用的耦 合器结构。左图的前四种结构 为改良后的平行耦合线结构， 能比一般的耦合线实现更大的 隔离度； n后两种结构为分支定向耦合器， 可以更容易实现较宽的带宽。 n在调试中，常常通过刀刻或者 贴箔片来改变两传输线的距离， 从而调节耦合度。 带状线耦合器 n图为带状线耦合器的测试响应 及其模型； n带状线耦合器在产品中也常用 到，它的特点是承受功率较大， 损耗较小； n类似与微带耦合器，带状线耦 合器的调试方法，也是用刀刻或 者贴箔片，加焊锡。 n另外，产品中常用到

12、的主副杆 耦合器，也属于带状线耦合器。 不同点在于它将带状线耦合器中 的薄片换成了金属圆杆。 功分/合路器 左图是微带三端口功分器原 理图。信号由1端口输入，分别经 过两段微带线从2和3端口输出， 负载电阻分别为R2及R3。 两段传输线之间没有耦合， 在传输线的末端加入平衡电阻， 保证它们之间有足够的隔离。 功分器应满足下列条件： (1) 2端口与3端口的输出功率比可为任意指定值； (2) 理论上1端口无反射； (3) 2端口与3端口的输出电压等幅、同相。 常见的几种功分器外形 1 2 0.5 10log10log3 1 P dB P n图中为几种常见的功分器的外形。 n通常产品中用到的功分器

13、为一分二 的等分功分器，由数个一分二等分功 分器，可以构成一分四，一分八 等 等分功分器； n功分器主要的指标：输出端口与输 入端口的功率比值（dB表示），二 等分功分器输出功率： n两个输出端口之间的输出功率比值 （dB表示）： 2 3 10log20 P dB P 滤波器的大功率击穿问题 n空气击穿：空气中的电压达到某一数值，则空气分子中的电子被击出， 形成电弧，空气变得导电； n当滤波器工作时，谐振杆与腔体、盖板、螺杆等接地金属面之间会产 生电压。若此电压达到空气的击穿电压，则空气击穿，滤波器内放电， 信号失真，同时滤波器受到损坏，也可能损坏其它系统部件； nCDMA系统的发射信号功率很

14、大，击穿问题严重。为了满足CDMA系 统的大功率需求，滤波器、双工器必须做大功率处理； 大功率下电场强度分布图 一、结构设计原因： 1、盖板-谐振杆间距离过近 2、调谐螺杆与谐振杆内壁距离过近 3、调谐螺杆有螺纹 4、零件有尖角 大功率下易击穿的原因大功率下易击穿的原因 二、工艺原因： 1、零件有毛刺 2、零件光洁度不够 3、电镀不光滑 FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FING

15、U FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU FINGU 双工器、滤波器调试工艺的通用规范双工器、滤波器调试工艺的通用规范 1、目的、目的 对生产产品的调试过程进行规定和控制，确保产品调试能够 满足

16、可靠性的要求，减少产品在调试岗位出现的问题，加强调试 人员的自检过程。用调试工序来防止问题的产生。 2、输出要求、输出要求 严格按照生产文件的指标要求进行调试，不得为提高调试速 度而自行降低指标；否则可能导致产品检验不通过，更严重的是 这样的产品可能存在功率或者三阶等方面的隐患，这些隐患很难 被检验出来，致使不合格产品出售给客户，最终致使系统故障， 客户批量退货。 3、调试流程及要求、调试流程及要求 31开机检查仪表是否正常，工具是否齐备。 32每次在调不同产品前必须将仪表校准。 33调试前确认待调器件是装配的合格品。 34在指标没有完全达到要求前扳手只要稍微带紧螺帽，当指标完全满足要 求后，再来锁紧螺杆，锁紧螺杆时要注意不要将盖板脱落的银层等小物体带 到双工器内部。 35在调试或返修过程中如有开盖板的情况，在合盖板之前一定要目测检查 腔体内部所有零件没有任何性质的损伤或破坏，更不得有异物，更改后的焊 点，装接全部要符合装焊工艺的要求。 36调试中出现的波形异常