文档介绍：滤波器是最基本的信号处理器件。
第五讲微带滤波器设计
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滤波器用途与分类
最普通的滤波器具有图5-1所示的低通、高通、带通、带阻衰减特性。
图5-1 四个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)按用的元件分,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。
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基本滤波器工作原理
集总参数滤波器
(1) 基本LC低通滤波器(见图5-2)
图5-2
(2) 基本LC高通滤波器(图5-3) (3)基本串联、并联带通滤波器
图5-3 图5-4
C
L
基本LC低通滤波器
T-型常数-k低通滤波器
π-型常数-k低通滤波器
基本串联带通滤波器
基本并联带通滤波器
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基本滤波器工作原理
(4)基本串联带阻滤波器(见图5-5)
基本并联带阻滤波器
图5-5
(5)基本滤波器电路的串联、并联构成更复杂的多级滤波器(见图5-6)
图5-6
基本串联带阻滤波器
基本并联带阻滤波器
(a) 8个极点的低通滤波器
(b) 6个极点带通滤波器
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分布参数滤波器
(1)并联/4短路线构成的带通滤波器
(见图5-7)
图5-7
(2)并联/4开路线构成的带阻滤波器
(见图5-8)
图5-8
(3)六级边缘耦合平行耦合线带通
滤波器(见图5-9)
图5-9
/4
通过孔
/4
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分布参数滤波器
(4)六级折叠边缘耦合分布参数带通滤波器(见图5-10)
图5-10
(5)六级叉指分布参数带通滤波器(6)分布参数低通滤波器
图5-11 图5-12
与(3)比较,(4)和(5)的优点是结构紧凑,公用芯片面积小。
50
OHMS
50
OHMS
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滤波器可以看成一个二端口网络
Pin—入射功率
PR—反射功率
PA—吸收功率
根据能量守恒关系,有
通过滤波器的功率PL被负载RL吸收,显然
图5-14 滤波器及其等效网络
如果滤波器无损耗,PL = PA。
如果输入端又无反射,PR=0,则PL=Pin。
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滤波器可以看成一个二端口网络
从源得到的最大功率为输入功率
而
RG、VG、IG和IL分别为源内阻抗、源电压、源电流以及负载电流。
插入损耗(IL)
如果IL=3dB,那末只有50%入射功率为负载吸收。
反射损耗(Return loss)为
式中为驻波系数,为反射系数。
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滤波器可以看成一个二端口网络
定义负载电流的相位T为
则群时延(group delay)D为
(秒)
D表示信号经过滤波器的时延。信号带宽内不同频率分量时延不同将引起调频信号的畸变。最大可允许的畸变可以用DLP来量度。DLP定义为在给定频带范围内器件相位与线性变化时的相位的最大偏离
常数k的选择使之与线性相位变化关系偏移最小。
还有必要指出一点,稳态和瞬态情况下,特别是当信号脉冲宽度与滤波器群时延达相同量级甚至更短时,滤波器的参数与稳态时相比可能有很大的差别。
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滤波器主要参数
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