濾波器顧名思義就是對(duì)電磁波信號(hào)進(jìn)行過濾，讓需要的信號(hào)通過，抑制不需要的信號(hào)，主要目的為了解決不同頻段、不同形式的無(wú)線通訊系統(tǒng)之間的干擾問題，其特性可以用通帶工作頻段、插入損耗、帶內(nèi)波動(dòng)、帶外抑制、端口駐波比、隔離度、矩形系數(shù)、功率容量、群時(shí)延指標(biāo)來描述。

腔體濾波器基礎(chǔ)知識(shí)

　　腔體濾波器由金屬整體切割而成，結(jié)構(gòu)牢固。腔體的品質(zhì)因素、耦合系數(shù)等參數(shù)都對(duì)濾波器濾波特性有很大的影響。

腔體濾波器電路模型

　　腔體濾波器性能特點(diǎn) ：

　　由金屬整體切割而成，結(jié)構(gòu)牢固

　　頻率覆蓋范圍寬：0.5~18GHz

　　高端寄生通帶較遠(yuǎn)，CAD仿真優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)

　　一致性好、體積小、Q值適中

　　可靠性高、全溫范圍內(nèi)性能穩(wěn)定可靠

　　輸入、輸出50Ω阻抗匹配，駐波小，易于級(jí)聯(lián)使用

　　帶內(nèi)幅頻特性平坦，插入損耗小，帶外抑制度高

　　設(shè)計(jì)靈活，可按用戶要求指標(biāo)及安裝方式設(shè)計(jì)

　　滿足軍用工作環(huán)境要求：-55℃～+85℃

　　常見腔體濾波器極限參數(shù)：

　　最大輸入功率：10W

　　工作溫度范圍：-55℃~+85℃

　　儲(chǔ)存溫度范圍：-65℃~+125℃

　　腔體濾波器典型應(yīng)用 ：

　　在電路和電子高頻系統(tǒng)中有較好的選頻濾波作用，并能抑制頻帶外無(wú)用信號(hào)及噪聲

　　在航空、航天、雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗、廣播電視及各種電子測(cè)試設(shè)備中應(yīng)用

　　使用說明 ： 使用時(shí)注意外殼良好接地，否則會(huì)影響帶外抑制及平坦度指標(biāo)

　　輸入/輸出口可互換使用

　　濾波器的四種形式：

　　低通濾波器：

　　高通濾波器：

　　帶通濾波器：

　　帶阻濾波器：

　　濾波器的實(shí)現(xiàn)形式：

　　集總參數(shù)濾波器

　　微帶線、帶狀線濾波器

　　同軸腔體濾波器

　　波導(dǎo)濾波器

　　介質(zhì)濾波器

　　同軸諧振腔濾波器：

　　微波濾波器被廣泛的應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)導(dǎo)航、電子對(duì)抗、衛(wèi)星通信、導(dǎo)彈制導(dǎo)、測(cè)試儀表等系統(tǒng)中，是微波和毫米波系統(tǒng)中不可缺少的重要器件，其性能的優(yōu)劣往往直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

　　在微波帶通濾波器的設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常采用腔體交指型結(jié)構(gòu)。它具有插損小、帶外抑制度高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　其結(jié)構(gòu)排列比較靈活，適合于100MHZ- 40GHZ頻段帶通濾波器的設(shè)計(jì)，在當(dāng)今移動(dòng)通信頻段領(lǐng)域使用最多的當(dāng)是同軸腔，它的基本原理是根據(jù)四分之一開路線和二分之一短路線所等效的LCR諧振電路。在實(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中，我們使用了改進(jìn)的雙同軸UIR（均勻阻抗匹配）四分之一波長(zhǎng)諧振結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)通用，易于開發(fā)移植，適用移動(dòng)通信全頻段; 調(diào)節(jié)范圍大，對(duì)公差要求不高，非常適于初等產(chǎn)品的低成本生產(chǎn); 功率容量大，采用電耦合輸入輸出，所以產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性很好。

　　主要由諧振腔、諧振導(dǎo)體、調(diào)諧釘組成

　　微波帶通濾波器的設(shè)計(jì)：

　　濾波器的特性與濾波器的設(shè)計(jì)關(guān)系很大，濾波器的抑制特性一般采用三種設(shè)計(jì)函數(shù)： 1、巴特沃斯函數(shù); 2、切比雪夫函數(shù); 3、橢圓函數(shù)，其中切比雪夫函數(shù)最為常用。濾波器的損耗近似計(jì)算公式為： L~4.34xf0xZgk /（BWxQ）。一般來說，濾波器的特性存在以下規(guī)律：

　　a） 濾波器的級(jí)數(shù)越多，帶外衰減越快;

　　b） Q值越高，損耗越小\;

　　c） 通帶帶寬越寬，損耗越小\;工作頻率越高，

　　d）損耗越大;

　　設(shè)計(jì)微波帶通濾波器的一種常用的方法是從集中元件的低通原型出發(fā)，經(jīng)過頻率變換，導(dǎo)出集中參數(shù)耦合諧振器帶通濾波器的設(shè)計(jì)公式，然后用微波結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這些耦合結(jié)構(gòu)和諧振器，從而得到微波帶通濾波器。首先根據(jù)濾波器的頻率和阻帶抑制要求選定合適的低通濾波器原型。

　　濾波器中的交叉耦合：

　　交叉耦合： 它的原理實(shí)際上就是引入傳輸函數(shù)的零極點(diǎn)和副零極點(diǎn)，利用交叉耦合技術(shù)可以大大的改善濾波器的帶外抑制及時(shí)延和相位特性，按結(jié)構(gòu)及作用等一般分為容性交叉耦合、感性交叉耦合，感性耦合一般為正耦合，容性耦合又可分為正耦合和負(fù)耦合。不同的耦合有不同的作用。

? ? ? 感性交叉耦合

容性交叉耦合

　　CDMA、 GSM雙工器的應(yīng)用

　　從上圖可以實(shí)際的看到雙工器和濾波器的應(yīng)用。通過雙工器可以使直放站、下行收發(fā)天線共用，便于工程施工，減少工程造價(jià)，當(dāng)直放站采用分體機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，使用雙工器可以更方便的使前后端匹配。

　　三頻合路器在實(shí)際工程中的應(yīng)用

　　PSH/WCDMA/WLAN三頻合路器在工程中的利用原理圖，利用合路器抑制系統(tǒng)間的干擾。同時(shí)將室內(nèi)使用的WCDMA系統(tǒng)、PHS系統(tǒng)和新開通的WLAN系統(tǒng)等三路信號(hào)，通過寬頻多路合路器，合并到一套室內(nèi)覆蓋天線系統(tǒng)，完成室內(nèi)各區(qū)的有效覆蓋。

腔體帶通濾波器設(shè)計(jì)案例