无源器件介绍

无源器件介绍第1页，课件共23页，创作于2023年2月滤波器第2页，课件共23页，创作于2023年2月滤波器用途与分类

最普通的滤波器具有下图所示的低通、高通、带通、带阻衰减特性。

四种普通滤波器的特性曲线可以从不同角度对滤波器进行分类：(a)按功能分，有低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，可调滤波器。(b)按滤波器的组成元件分，有集总参数滤波器，分布参数滤波器，无源滤波器，有源滤波器，晶体滤波器，声表面波滤波器，等等。第3页，课件共23页，创作于2023年2月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4页，课件共23页，创作于2023年2月带通滤波器的主要电气参数1.

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。第5页，课件共23页，创作于2023年2月带通滤波器的主要电气参数2.

通带带宽：滤波器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。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：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。第6页，课件共23页，创作于2023年2月带通滤波器的主要电气参数4.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。5.相位和群时延：电磁波信号通过滤波器，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。第7页，课件共23页，创作于2023年2月带通滤波器的结构

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8页，课件共23页，创作于2023年2月滤波器抽头模型（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9页，课件共23页，创作于2023年2月单腔谐振器电场分布图第10页，课件共23页，创作于2023年2月单腔谐振器磁场分布图第11页，课件共23页，创作于2023年2月双工器简介第12页，课件共23页，创作于2023年2月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13页，课件共23页，创作于2023年2月几种常见的双工器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第14页，课件共23页，创作于2023年2月耦合器、功分/合路器介绍天馈系统中采用耦合器提取检测信号，将模块的工作状态随时报告给工作人员，以便工作人员对模块进行实时监控；天线接收的信号通过双工器中的接收滤波器，再由功分器均分成数份，分配到不同的接收机。第15页，课件共23页，创作于2023年2月定向耦合器

参数说明：耦合度：当其余端口接匹配负载时，耦合端输出功率与主线输入功率之比。

耦合损耗：由于一定能量传输到耦合端而引起主线输出功率减小，它等于主线插入损耗的理论值。

主线损耗：当匹配负载接主线外各端口时，在传输系统中由于耦合器的插入而引起的负载获得功率的变化，主线插入损耗也包括能量耦合损耗和能量耗散损耗两方面。

方向性：当功率在指定方向上传输时，耦合端口的输出功率与同样功率在相反方向传输时同一耦合端口的输出功率之差。对双定向耦合器而言，定义为两个耦合端输出功率之差。第16页，课件共23页，创作于2023年2月微带线耦合器体积小批量一致性好生产制造简单成熟设计结构多样，可实现带宽大损耗较大功率容量小在功率要求低的情况下采用时延滤波器和分集接收滤波器上较多使用可作为独立的元件使用第17页，课件共23页，创作于2023年2月带状线耦合器中等体积成熟设计生产装配容易损耗较小功率容量较大可采用结构少，带宽窄通常与其它器件配合使用第18页，课件共23页，创作于2023年2月波导耦合器成熟设计功率容量大损耗小生产制造简单适用频率高用于波导系统常作为独立器件使用第19页，课件共23页，创作于2023年2月功分器

功分器是功率分配器的简称，它是一种将一路输入信号能量分成两路或多路相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。

功分器通常为能量的等值分配，通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配，具有很宽的频带特性。

参数说明：

插入损耗：器件直通（s21/s12)损耗，其计算公式为所有路数的输出功率之和与输入功率的比值，或单路的实际直通损耗减去理想的分配损耗.

隔离度：

当主路接匹配负载时，各分配支路之间的衰减量。

幅度平衡：指频带内所有输出端口之间的幅度误差最大值。

相位平衡：指频带内所有输出端口之间相对于输入端口相移量起伏程度。第20页，课件共23页，创作于2023年2月微带功分器成熟设计体积小布线灵活生产制造简单一致性高损耗较大常作为独立器件用于接收滤波器的信号分配

第21页，课件共23页，