滤波器原理简介

一、双工器在基站中的作用

双工器在基站中的作用是将发射和接收信号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作.它是由两组不同频率的带通滤波器组成，避免发射信号对接收信号进行干扰。

第一页，共28页。二、滤波器原理简介

滤波器是通信工程中常用的重要器件，它对信号具有频率选择性，在通信系统中通过或阻断、分开或合成某些频率的信号。第二页，共28页。滤波器主要类型

通常采用工作衰减来描述滤波器的幅值特性:(dB)

式中，Pin和PL分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。低通高通带通带阻第三页，共28页。带通滤波器的工作原理原始信号滤波器响应滤波后的信号第四页，共28页。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）第五页，共28页。带通滤波器的水池模型过滤水池带通滤波器阀门抽头通过水闸窗口过滤单元谐振器入水阀门一级过滤通过水闸二级过滤通过水闸……出水阀门*阀门要求开得最大，保证最大的水流量；*每级过滤单元要求正常工作；*过滤单元密封良好、做工精良，避免水流失或者被损耗；*每级通过水闸要求大小适中，保证过滤单元有足够的工作时间，并且不阻塞水流第六页，共28页。滤波器抽头模型（阀门）

抽头为带通滤波器的馈电装置。其结构关系到馈电强度，以及与外部接口的匹配，不同带宽，不同种类的滤波器所用到的抽头是不一样的。总的来讲有两种形式：电耦合：通过电流或者电场来进行耦合。磁耦合：通过磁场进行耦合，也称感性耦合。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。ab第七页，共28页。c金属同轴滤波器的电耦合方式有两种，一种是探针耦合（b），一种是直接馈电耦合（a）。对于a中抽头，通过壁电流直接馈电，可以适用于带宽较宽的情况，结构稳定性好，是最常用的一种抽头方式。对于b中的探针馈电方式，通过电场使得外部电路和第一个谐振腔进行耦合，可以适用于窄带情况下，结构稳定性不好，不常用。对于c中的磁耦合方式，一般适用于窄带滤波器，结构可靠性高，但装配不方便。第八页，共28页。谐振器模型（过滤单元）左图为单个谐振腔的电场模型及其等效电路原理图。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：

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，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。第九页，共28页。单腔谐振器电场分布图第十页，共28页。单腔谐振器磁场分布图第十一页，共28页。两个谐振器的耦合模型（水闸）

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。

第十二页，共28页。相邻耦合两腔电场分布图第十三页，共28页。相邻耦合两腔磁场分布图第十四页，共28页。相邻耦合两腔表面电流分布图第十五页，共28页。带通滤波器的飞杆（额外水闸）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。第十六页，共28页。容飞感飞第十七页，共28页。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。第十八页，共28页。双工器介绍

双工器由一个接收端滤波器和一个发射端滤波器组成，实现收/发共用；高/低端滤波器可以是带通、带阻、低通、高通滤波器；可以由各种谐振器滤波器组合；最常见的是同轴谐振器带通滤波器组成的双工器；详细的介绍可以参考滤波器的介绍典型双工器模型带通双工器响应带阻双工器响应第十九页，共28页。同轴带通双工器螺旋带阻双工器波导带通双工器陶瓷带通双工器几种常见的双工器第二十页，共28页。二、双工器设计简介目前我司可根据客户要求定制各种规格各种类型无源器件产品类型：CDMAGSMWDMATD-SCDMAWIMAXLTE……室内/室外单模块/机箱一体化双工器/耦合器/LNA/报警器……一体化设计滤波器/双工器/低通滤波器/陷波器……集成化设计第二十一页，共28页。设计软件例:带通滤波器设计过程第二十二页，共28页。优化网络综合数学模型电路模型物理模型电磁软件仿真结构设计物理结构实现设计过程:第二十三页，共28页。自主开发团队界面友好，仿真效率高仿真效果好持续优化自主开发的仿真软件第二十四页，共28页。模型测试仿真相关软件完整的分析场分布和电压分布温度补偿仿真准确预测窗口尺寸和Q值减少设计周期完整有效的设计流程第