滤波器原理简介30页PPT文档
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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。
单腔谐振器电场分布图
单腔谐振器磁场分布图
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。
以WCDMA的一个产品为例介绍滤波器的设计流程
谢 谢！
2019/9/2
29
谢谢
目录
一、双工器在基站中的作用 一、滤波器原理简介 二、双工器设计简介
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。
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。
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。
相邻耦合两腔电场分布图
容飞 感飞
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。
双工器介绍
典型双工器模型
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
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。
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：
f 1 2 LC
物理结构实现
优 化
电 磁 软
件
仿
真
结构设计
物理模型
自主开发的仿真软件
自主开发团队 界面友好，仿真效率高 仿真效果好 持续优化
模型
仿真
来自百度文库
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
测试
测试软件 完整的自动测试套件 简化的测试流程 优化的测试周期 完整有效的测试方法 降低操作错误可能 成本降低
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
a
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
b
多被反射，S11较大，驻波调
不下来，通带插损增大。
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。
设计软件
例: 带通滤波器设计过程
设计过程 :
数学模型
网络综合
电路模型
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L3 Q=Q1
C3 Q=Q2
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L2 Q =Q 1
C2 Q =Q 2
L2 Q =Q 1
C2 Q =Q 2
S122() 12
1
FN2() PN2()
1
12KN2()
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）
带通滤波器的水池模型
过滤水池 带通滤波器
相邻耦合两腔磁场分布图
相邻耦合两腔表面电流分布图
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。
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
滤波器抽头模型（阀门）
带通双工器响应
带阻双工器响应
几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
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： CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE…… 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
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:
LA
10lg
Pin PL
(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
带通
高通
带阻
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
带通滤波器的结构
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。
单腔谐振器电场分布图
单腔谐振器磁场分布图
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。
以WCDMA的一个产品为例介绍滤波器的设计流程
谢 谢！
2019/9/2
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谢谢
目录
一、双工器在基站中的作用 一、滤波器原理简介 二、双工器设计简介
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。
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。
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。
相邻耦合两腔电场分布图
容飞 感飞
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。
双工器介绍
典型双工器模型
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
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。
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：
f 1 2 LC
物理结构实现
优 化
电 磁 软
件
仿
真
结构设计
物理模型
自主开发的仿真软件
自主开发团队 界面友好，仿真效率高 仿真效果好 持续优化
模型
仿真
来自百度文库
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
测试
测试软件 完整的自动测试套件 简化的测试流程 优化的测试周期 完整有效的测试方法 降低操作错误可能 成本降低
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
a
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
b
多被反射，S11较大，驻波调
不下来，通带插损增大。
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。
设计软件
例: 带通滤波器设计过程
设计过程 :
数学模型
网络综合
电路模型
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L3 Q=Q1
C3 Q=Q2
L1 Q=Q1
C1 Q=Q2
L2 Q =Q 1
C2 Q =Q 2
L2 Q =Q 1
C2 Q =Q 2
S122() 12
1
FN2() PN2()
1
12KN2()
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）
带通滤波器的水池模型
过滤水池 带通滤波器
相邻耦合两腔磁场分布图
相邻耦合两腔表面电流分布图
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。
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
滤波器抽头模型（阀门）
带通双工器响应
带阻双工器响应
几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
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： CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE…… 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
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:
LA
10lg
Pin PL
(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
带通
高通
带阻
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
带通滤波器的结构