第3章 射频无源网络(201109)

3、高通滤波器基本原理
1 + (R + RG ) 1 + 1 RG + RL A B jωL RL = C D 1 + 1 1 jωL RL
当：ZG、RG为纯电阻时， ZG=RG，ZL=RL
输出响应为：
3、巴特沃斯滤波器与切比雪夫滤波 器的比较
巴特沃斯：衰减曲线单调，容易实现；通 带与阻带之间过渡较小，若要实现陡峭过 渡，须用很多元件参数（即：g 中的N 渡，须用很多元件参数（即：gN中的N较 大），这样易造成较大的损耗。 切比雪夫：通带与阻带之间的过度较陡峭； 但在通带与阻带内都保持着相等的幅度的 波纹。
Z0 ω c ⋅ gi源自C串=1 ωc ⋅ g k ⋅ Z0
RL = g N +1 ⋅ Z 0
注： g N +1 ≡ 1 ；
ωc
为截止频率；
巴特沃斯滤波器的插入损耗的频率关系：
ω 或查图5.16或5.18。归一化频率：Ω = − ω
IL = −10 log 1 + a 2 Ω 2 N (dB )
c
gN+1与gN串联时， gN+1表示负载电导； gN+1与gN 并联时， gN+1表示负载电阻
Pt 2 IL = −10 lg = −10 lg(1 − Γin ) Pi
(dB)
（2）带宽（3dB带宽）: BW 3dB = f u3dB − f l 3dB ）带宽（3dB带宽）: （3）波纹：在通带内，幅频特性的最大值与最 小值的差值。
（4）矩形系数: ）矩形系数:
BW 60 dB SF = BW 3dB
第三章 射频无源网络
射频滤波器设计和应用 射频衰减器设计和应用 射频移相器设计和应用 射频幅度均衡器及应用 射频功率合成器的设计和应用
3.1射频滤波器设计和应用 3.1射频滤波器设计和应用
滤波器：在一定的频域内，对某些特定 的频率点或频带进行加重或衰减处理， 使得信道的幅频特性符合特定的要求。
3.1.1常用的滤波器类型 3.1.1常用的滤波器类型
用单个最大输出功率为10W的射频放大 如：用单个最大输出功率为10W的射频放大 器构成输出功率为40W的发射功放方案 的发射功放方案。 器构成输出功率为40W的发射功放方案。
1 V2 = VG 1 + (R + RG ) 1 jωL + 1 R L
分析讨论： 当： ω → 0
V2 =0 时 VG
低频时无输出! ! 为一固定损耗 的网络.
V2 RL = 当： ω → ∞ 时 VG RG + R + RL
4、带通滤波器基本原理
串联型
输出响应：
V2 ZL = VG Z + R + j ωL − 1 L

+Z ωc G
分析：当： ω → ∞
ωL −
和 ω →0
时，或
1 >> (R + Z L + Z G ) ωC
时,无输出!
即：频率太高或太低都通不过（开路不让通过） ； 在
ωL −
1 =0 ωC
的频率附近可通过。所以呈带通特征!
并联型
分析： 当： ω → ∞
和 ω →0
时，或
ωC −
1。用一阶全通网络构成
格形网络（平衡电路）：
一阶格形相移网络计算
L1和C 2组成的谐振角频率：Ω = 相移为：Φ = 2 ⋅ arctg 1 L1 ⋅ C 2
ω
Ω 其中：ω为工作角频率（即要考察的频率） Z0 1 则：L1 = ，C 2 = Z0 ⋅ Ω Ω 其中：Z 0为系统特性阻抗。
，
一阶格形网络等效成T 一阶格形网络等效成T形网络 特点：不平衡馈电
采用二阶桥T 采用二阶桥T型全通网络构成：
3.4射频幅度均衡器 3.4射频幅度均衡器
幅度均衡电路：对射频信号传输过程中， 幅度均衡电路：对射频信号传输过程中， 针对某一频带宽度内的信号频谱斜率进行 调整。 调整。 功能：用于矫正传输通道里的幅频失真。 功能：用于矫正传输通道里的幅频失真。 宽频带信号在电缆中传输特性的补偿； 如：宽频带信号在电缆中传输特性的补偿； 宽带信号在某些电路中所致幅频失真的补偿。 宽带信号在某些电路中所致幅频失真的补偿。 基本组成： 构成的桥T型网络。 基本组成：R、L、C构成的桥T型网络。
注： g N +1 ≡ 1 巴特沃斯滤波器的插入损耗的频率关系： 可查图5.16或5.18
IL = −10 log 1 + a Ω
2 2N
(dB )
ωc
Ω=
ω ωc
其中： Ω 为归一化频率；
为截止频率；
N − 为滤波器级数； a − 常取1。
2）.高通
（低频被短路不让过）
（低频被开路不让过）
元器件数值： L并=
T型衰减网络的设计
异阻型（输入阻抗Zin，输出阻抗Zout）： 异阻型（输入阻抗Zin，输出阻抗Zout）： 设衰减系数为L 设衰减系数为L（倍）
2 L ⋅ Z in ⋅ Z out Ri = L −1 Rk1 L +1 = Z in ⋅ − Ri L −1 L +1 ⋅ − Ri L −1
R k 2 = Z out
3.1.3实际滤波器的实现（指：工作 3.1.3实际滤波器的实现（指：工作 参数滤波器的实现）
现代滤波器实现理论中二条基本原理： 现代滤波器实现理论中二条基本原理： 1) . 频率变换原理； 频率变换原理； 2) . 对应支路衰减相等原理。 对应支路衰减相等原理。 注：对频率归一化，同时又对阻抗归一 对频率归一化， 化的低通滤波器——“低通原型” 化的低通滤波器——“低通原型”滤波 器。
(
)
RG + RL 1
因为
VG A= V2
所以输出响应：
V2 1 = VG 1 + (R + RG ) jωc + 1
(
RL
)
分析讨论： （1） 当
ω →∞
时
V2 →0 VG
即：高频时，无输出。高频信号不通!
（2）当： ω → 0
时
V2 RL = 为一固定损耗量的网络. VG RL + R + RG
3）.带通：
ω0 =
(ω L ⋅ ωu ) （中心频率）
ω −ωL W= u ω0
（相对带宽）
元器件数值： L串= L并=
Z0 ⋅ gk W ⋅ ω0
C串= C并=
W 1 ⋅ ω0 ⋅ Z0 g k
（串联支路）
⋅
W ⋅ Z0 ω0 ⋅ gi
1 W ⋅ ω0 ⋅ Z 0 gi
1
（并联支路）
gN+1与gN串联时，gN+1 表示负载电导； gN+1与gN并联时， gN+1表示负载
（5）阻带抑制：在阻带频率范围内，对信号的衰减 （6）品质因数（Q值） ）品质因数（Q W
Q =ω •
stored
Ploss
2、低通滤波器基本原理
当：ZG,Zl为纯 电阻RG,RL时，
A B 1 + (R + RG ) jωc + 1 R = C D jωc + 1 RL
射频衰减器的设计
射频衰减器的基本形式： 射频衰减器的基本形式： 1。T型网络
2。 Pi型网络 Pi型网络
T型衰减网络的设计
同阻型（输入/输出阻抗不变，为Zo）： 同阻型（输入/输出阻抗不变，为Zo）：
设衰减系数为L倍。 则：Rk1 = Rk 2 = Z 0 ⋅ 2 L Ri = Z 0 ⋅ L −1 L −1 L +1
上述低通、高通、带通中， 电阻
2、切比雪夫滤波器
切比雪夫滤波器的实现：将巴特沃斯滤波 器的实现过程中的归一化元件参数换成切 比雪夫滤波器的归一化元件参数即可。 切比雪夫滤波器实现时，N查图5.20， 切比雪夫滤波器实现时，N查图5.20， 5.21， 5.21，5.22
巴特沃斯滤波器归一化元件参数：查P148， 巴特沃斯滤波器归一化元件参数：查P148， P149的表5.2， P149的表5.2，5.3; 切比雪夫滤波器归一化元件参数: 切比雪夫滤波器归一化元件参数:查 P152,P153的表5.4。但要注意：切比雪夫 P152,P153的表5.4。但要注意：切比雪夫 滤波器在偶数阶时有阻抗变换的现象。
1 L +1 1 Ri 2 = • − Z out L − 1 Rk
−1
衰减器设计举例
3.3射频移相器设计和应用 3.3射频移相器设计和应用
移相电路（也称时延均衡电路）： 对射频信号的相位进行延迟处理。 功能作用： 在一些射频系统中，要求射频信号经 传输和处理过程后使信号的相位发生一定 的变化，而要求使信号的幅度保持不变。 这里仅介绍实际应用的工程设计方法。
3.5射频功率合成器和分配器的设计和应用 3.5射频功率合成器和分配器的设计和应用 作用： 作用：
在一些射频发送场合，由于器件能力的限制： 在一些射频发送场合，由于器件能力的限制： 单个射频器件不能达到要求的输出功率。 单个射频器件不能达到要求的输出功率。就要求 通过一定的技术，将各个信号源的输出功率相加, 通过一定的技术，将各个信号源的输出功率相加, 得到的总输出功率可以远远大于单个信号源的输 出功率，这就是功率合成技术。 出功率，这就是功率合成技术。
1.低通滤波器LP 1.低通滤波器 低通滤波器LP 2. 高通滤波器HP 高通滤波器HP 3. 带通滤波器BP 带通滤波器BP 4. 带阻滤波器
低通滤波器LP 低通滤波器LP
高通滤波器HP 高通滤波器HP