《射頻濾波器》PPT課件

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1、第8章射頻濾波器教學(xué)重點本章重點介紹了射頻濾波器的類型、主要性能指標(biāo)參數(shù)及應(yīng)用要求；介紹了巴特沃斯、切比雪夫、高斯等基本低通濾波器的特征、電路拓撲與設(shè)計方法；介紹了高通、帶通、帶阻濾波器的實現(xiàn)技術(shù)；介紹了耦合微帶線濾波器、耦合諧振器濾波器的結(jié)構(gòu)和特性。教學(xué)重點教學(xué)重點掌握：巴特沃斯、切比雪夫、高斯等基本低通濾波器的特征、電路拓撲與設(shè)計方法；高通、帶通、帶阻濾波器的實現(xiàn)技術(shù)。了解：常見的射頻濾波器類型及結(jié)構(gòu)特征。熟悉：耦合微帶線濾波器和耦合諧振器濾波器。能力要求本章目錄第一節(jié)常見的射頻濾波器第二節(jié)濾波器的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)濾波器的基本

2、分析方法第四節(jié)低通濾波器原型第五節(jié)濾波器設(shè)計方法第六節(jié)耦合線濾波器知識結(jié)構(gòu)射頻濾波器常見的射頻濾波器陶瓷濾波器薄膜體聲濾波器晶體濾波器聲表面波濾波器鏡像參量法插入損耗法LC濾波器巴特沃斯低通濾波器濾波器的基本結(jié)構(gòu)濾波器的基本分析方法低通濾波器原型濾波器設(shè)計方法耦合線濾波器線性相位低通濾波器切比雪夫低通濾波器高斯低通濾波器頻率變換阻抗變換Richards變換單位元件法Kuroda規(guī)則耦合微帶線濾波器耦合諧振器濾波器§8.1常見的射頻濾波器8.1.1LC濾波器由電感L和電容C元件構(gòu)成的濾波器稱為LC濾波器，通常可分為一般LC濾波器、

3、諧振回路濾波器和耦合回路LC濾波器。一般LC濾波器可實現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻等各種功能，諧振回路LC濾波器一般只能實現(xiàn)帶通和帶阻（或陷波）兩種功能，而耦合回路LC濾波器通常僅實現(xiàn)帶通的功能。LC低通濾波器的半節(jié)低通濾波器的兩半節(jié)級聯(lián)§8.1常見的射頻濾波器8.1.2晶體濾波器晶體諧振器不但可以用作振蕩器還可以用來制作濾波器。晶體濾波器具有且體積小和重量輕的優(yōu)點，并且由于晶體的Q值很高，易于實現(xiàn)窄帶的帶通或帶阻濾波器。晶體濾波器的電路與衰減特性晶體濾波器具有中心頻率穩(wěn)定，帶寬窄，邊沿衰減陡峭的特點。晶體濾波器的相對帶寬只有千分之

4、幾，在許多情況下限制了其應(yīng)用?！?.1常見的射頻濾波器8.1.3陶瓷濾波器壓電陶瓷材料經(jīng)直流高壓電場極化后，可以得到類似于石英晶體中的壓電效應(yīng)，其等效電路也和晶體諧振器相同。但陶瓷濾波器的品質(zhì)因數(shù)較晶體小得多（約為幾百），但比LC濾波器的品質(zhì)因數(shù)高，且串、并聯(lián)頻率間隔也比較大。因此，陶瓷濾波器的相對帶寬較大。高頻陶瓷濾波器的工作頻率可以從幾兆赫至到上百兆赫，并且其相對帶寬可從千分之幾至10％。簡單的陶瓷濾波器是在單片壓電陶瓷上形成雙電極或三電極，它們相當(dāng)于單振蕩回路或耦合回路。性能較好的陶瓷濾波器通常是將多個陶瓷諧振器接入梯形網(wǎng)

5、絡(luò)而構(gòu)成。它是一種多極點的帶通（或帶阻）濾波器。單片陶瓷濾波器通常用在放大器射極電路中取代旁路電容。由于陶瓷濾波器的Q值比通常電感元件高，濾波器的通帶衰減小，帶外衰減大，矩形系數(shù)較小?！?.1常見的射頻濾波器8.1.4聲表面波濾波器聲表面波濾波器（SAW）器件是一種利用沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播、且振幅隨深入固體材料的深度增加而迅速減小的彈性波稱為聲表面波（SAW），它具有能量密度高和傳播速度慢的特點。聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖在聲表面波濾波器中，叉指換能器一般是均勻的，也可以對指長、指寬或者

6、叉指間隔進行加權(quán)，這樣就可以得到幅頻特性更好，或者滿足特殊幅頻特性要求的濾波器?！?.1常見的射頻濾波器8.1.5薄膜體聲濾波器由Agilent公司于2000年開發(fā)的薄膜體聲諧振器是一項新型電、聲諧振技術(shù)，它具有聲表面波濾波器的優(yōu)點，而且完全以半導(dǎo)體制造工藝制作，且因其濾波的原理決定于薄膜厚度（并非線寬），所以更易達到高頻的應(yīng)用。同時，體聲波組件具有插入損耗低、體積小、承受功率高、整合兼容性高等優(yōu)點，因此，被廣泛用來作為現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的主要的頻率整形器件，如濾波器、雙工器和振蕩器或VCO中的諧振器等。薄膜體聲表面波組件是利用

7、壓電薄膜電磁能與機械能互相轉(zhuǎn)換的機制來達到諧振器功能的，薄膜的耦合系數(shù)、聲速、薄膜厚度等參數(shù)決定著Q值、帶寬、中心頻率等性能指標(biāo)。目前薄膜體聲表面波諧振器的結(jié)構(gòu)以SMR結(jié)構(gòu)最為簡單，且與目前半導(dǎo)體制造工藝兼容性好，因此極具發(fā)展?jié)摿?。?.2濾波器的基本結(jié)構(gòu)從工作頻率范圍來看，濾波器可以分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種基本類型，它們理想的幅度頻率響應(yīng)如下圖所示：四種基本濾波器實際的濾波器實現(xiàn)形式是根據(jù)不同的傳遞函數(shù)對理想特性的逼近，可以分為巴特沃斯、切比雪夫、橢圓函數(shù)等基本濾波器，它們的幅度頻率響應(yīng)如下圖所示：三種低通濾波器的

8、衰減曲線§8.2濾波器的基本結(jié)構(gòu)濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)有：1、通帶插入損耗：理想的濾波器不應(yīng)對通帶內(nèi)的信號引入損耗，然而實際的電路中總是會引入一定的功率損耗，稱為插入損耗。其定義為信號源輸入功率與負載得到的功率之比：其中是信號源的輸入功率，是負載得到的功率，是從信