滤波器双工器理论基础与设计

1、微波滤波器双工器理论基础与设计微波滤波器双工器理论基础与设计微波滤波器双工器理论基础与设计邸邸 英英 杰杰 2005年年1月月21日日微波滤波器双工器理论基础与设计21.微波滤波器双工器概述微波滤波器双工器概述2.滤波器理论基础滤波器理论基础3.微波滤波器设计实例微波滤波器设计实例微波滤波器双工器理论基础与设计31. 微波滤波器双工器概述微波滤波器双工器概述l从功能方面，滤波器一般分为：低通滤波器、从功能方面，滤波器一般分为：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、延带通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、延时滤波器等；时滤波器等；l对于带通滤波器，其主要性能指标有：对于带通滤波器，其主要

2、性能指标有：a) 通带频率；通带频率；b) 插入损耗；插入损耗； c) 回波损耗；回波损耗；d) 通带波纹通带波纹; e) 带外抑制；带外抑制； f) 功率容量。功率容量。滤波器滤波器端口端口1端口端口2微波滤波器双工器理论基础与设计4Q=2000微波滤波器双工器理论基础与设计5 双工器(duplexer/diplexer)是由两个滤波器组成的单元,是三端口网络。滤波器滤波器1端口端口1端口端口2滤波器滤波器2端口端口3微波滤波器双工器理论基础与设计6l从实现形式，微波滤波器主要有：微带滤波从实现形式，微波滤波器主要有：微带滤波器，波导腔体滤波器、介质滤波器等。器，波导腔体滤波器、介质滤波器等

3、。同轴腔体滤波器同轴腔体滤波器梳妆线滤波器梳妆线滤波器微波滤波器双工器理论基础与设计7介质滤波器介质滤波器波导滤波器波导滤波器微波滤波器双工器理论基础与设计82.滤波器理论基础滤波器理论基础NcloadincLRkPPP22)(1l最平坦型（最平坦型（Butterworth）:通带内插损和带外抑制通带内插损和带外抑制(-dB, 图中，图中，k=0.3,1;N=5)log(*10LRPa)频率响应频率响应微波滤波器双工器理论基础与设计9l等波纹型（等波纹型（Chebyshev）:)/(122cNLRTkP通带内插损和带外抑制通带内插损和带外抑制(-dB, 图中，图中，k=0.3,1; N=5)两

4、种响应的比较两种响应的比较微波滤波器双工器理论基础与设计10l椭圆函数型（椭圆函数型（Elliptic Function）:)(122NLRCkPevenNCoddNCCNNNNpppzzzpppzzzN,)()()()(,)()()()()(22222212222222120222222122222221202/2/2/ )1(2/ )1(其中椭圆函数：椭圆函数滤波器椭圆函数滤波器:（N=6,ripple=0.5dB）微波滤波器双工器理论基础与设计11b)电路模型电路模型指标指标电路模型计算电路模型计算滤波器尺寸滤波器尺寸加工制作加工制作调谐、测量调谐、测量滤波器设计过程滤波器设计过程微波滤

5、波器双工器理论基础与设计12C=ID=g1 pFC1 L=ID=g2 nHL2 R=ID=g0 OhmR V=ID=1 VV1 CAPC=ID=g3 pFC2 INDL=ID=g4 nHL1 CAPC=ID=g(n-1) pFC3 INDL=ID=g(n) nHL3 R=ID=g(n+1) OhmG 00,RgCRgLckkckkRESR=ID=g0 OhmR1 V=ID=1 VV2 RESR=ID=g(n+1) OhmG1 C=L=ID=C1 pFL1 nHLC1 C=L=ID=C2 pFL2 nHLC2 C=L=ID=C3 pFL3 nHLC3 C=L=ID=C4 pFL4 nHLC4 C

6、=L=ID=C(n-1) pFL(n-1) nHLC5 C=L=ID=C(n) pFL(n) nHLC6 滤波器低通原型。01221000,),(100000000,RgCgRLRgCRgLkkkkkkkk并联：；串联：带通滤波器微波滤波器双工器理论基础与设计13LinZKZ2阻抗逆变器：C=L=C1 pFL1 nH1234DVDTID=K R=ID=ZL OhmG3 C=L=Cr1 pFLr1 nH1234DVDTID=K1 1234DVDTID=K2 微波滤波器双工器理论基础与设计14RESR=ID=Ra OhmR2 DCVSV=ID=1 VV3 RESR=ID=Rb OhmG2 SLCC

7、=L=ID=Cr1 pFLr1 nHLC8 SLCC=L=ID=Cr2 pFLr2 nHLC10 SLCC=L=ID=Cr(n) pFLr(n) nHLC12 1234ID=K01 1234DVDTID=K12 1234DVDTID=K(n-1,n) 1234DVDTID=K(n,n+1) 10011010011101, 2 , 1,ggLRKggLRKnjggLLKrnbnnrajjjrjrjj带通滤波器带通滤波器rjrjCL10微波滤波器双工器理论基础与设计15C=L=C1 pFL1 nH1234DVDTID=J1 1234DVDTID=J2 L=ID=Lr1 nHLC13 LinYJY2

8、导纳逆变器：1234DVDTID=J RESR=ID=YL OhmG4 微波滤波器双工器理论基础与设计16带通滤波器带通滤波器10011010011101, 2 , 1,ggCGJggCGJnjggCCJrnbnnrajjjrjrjjrjrjCL10RESR=ID=Ga OhmR3 DCVSV=ID=1 VV4 RESR=ID=Gb OhmG5 1234DVDTID=J01 1234DVDTID=J12 1234DVDTID=J23 1234DVDTID=J(n,n+1) C=L=Cr1 pFLr1 nHC=L=Cr2 pFLr2 nHC=L=Cr(n) pFLr(n) nH微波滤波器双工器理

9、论基础与设计1711011, 2 , 1,nnebeajjjjggQggQQnjggM值：外部耦合系数：带通滤波器带通滤波器微波滤波器双工器理论基础与设计181.21.31.41.51.61.71.81.922.12.2Frequency (GHz)Graph 1-40-30-20-100 1.81 GHz -0.143 1.59 GHz -0.165DB(|S2,1|)Schematic 2INDL=ID=6.79 nHL1 PLCC=L=ID=10 pF1 nHLC1 PLCC=L=ID=10 pF1 nHLC2 PORTZ=P=300 Ohm1 PORTZ=P=300 Ohm2 2222

10、1,memejjffffM耦合系数：微波滤波器双工器理论基础与设计19c)微波谐振器微波谐振器PLCC=L=ID=10 pF1 nHLC1 SLCC=L=ID=1 pF10 nHLC1 微波滤波器双工器理论基础与设计201.41.51.61.71.8Frequency (GHz)Graph 2-40-30-20-100DB(|S2,1|)Schematic 3DB(|S1,1|)Schematic 3SLCC=L=ID=1 pF10 nHLC1 PORTZ=P=1 Ohm1 PORTZ=P=1 Ohm2 PLCC=L=ID=10 pF1 nHLC1 RESR=ID=1 OhmR1 PORTZ=

11、P=1000 Ohm1 PORTZ=P=1000 Ohm2 1.41.51.61.71.8Frequency (GHz)Graph 3-40-30-20-100DB(|S1,1|)Schematic 4DB(|S2,1|)Schematic 4微波滤波器双工器理论基础与设计210000000)21 (1QjRCLRQRCRLQQQ并联谐振电路：串联谐振电路：腔体消耗功率腔体平均储能值：微波滤波器双工器理论基础与设计22d)微波谐振器间耦合微波谐振器间耦合22221,memejjffffM耦合系数：微波滤波器双工器理论基础与设计233.微波滤波器设计实例微波滤波器设计实例滤波器指标：滤波器指标： 通带：通带：2110MHz-2170MHz;插入损耗：插入损耗：0.5dB;带内波动：带内波动：0.4dB回波损耗：回波损耗：20dB;带外抑制：带外抑制：50DC1600MHz； 5019201980MHz ； 452.5-3GHz 微波滤波器双工器理论基础与设计24通带波纹与回波损耗通带波纹与回波损耗(认为谐振器无损耗认为谐振器无损耗)101log(10)|1log(10|)log(|2010/22111rippleSS回波损耗Ripple(dB): 0.1 0.05