射频与微波电路设计讲稿5

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1、射频与微波电路设计讲稿5本文由fyuanhappy贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第五讲微带滤波器设计1滤波器是最基本的信号处理器件。滤波器用途与分类2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。基本滤波器

2、工作原理集总参数滤波器(1)基本LC低通滤波器（见图5-2）LCπ-型常数-k低通滤波器3基本LC低通滤波器T-型常数-k低通滤波器图5-2(2)基本LC高通滤波器（图5-3）(3)基本串联、并联带通滤波器基本串联带通滤波器基本并联带通滤波器图5-3图5-4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基本并联带阻滤波器4基本串联带阻滤波器图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）(a)8个极点的低通滤波器(b)6个极点带通滤波器图5-6分布参数滤波器(1)并联λ/4短

3、路线构成的带通滤波器（见图5-7）通过孔λ/45图5-7(2)并联λ/4开路线构成的带阻滤波器（见图5-8）λ/4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）6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50OHMS50OHMS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。滤波器可以看成一个二端口网络7Pin—入射功率PR—反射功率PA—吸收功率根据能量守恒关系，有Pin=PR+P

4、A通过滤波器的功率PL被负载RL吸收，显然PL≤PA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。滤波器可以看成一个二端口网络8从源得到的最大功率为输入功率而VG2Pin=4RGPL=ILRL2PA=Re[IG(VG?IGRG)]PR=VG2(4RG)?Re[IG(VG?IGRG)]RG、VG、IG和IL分别为源内阻抗、源电压、电流以及负载电流。插入损耗（IL）IL=?10log(PLPin)如果IL=3dB，那末只有50%入射功率为负载吸收。反射损耗（Returnloss

5、）为ρ?1?2?=?10logΓRL=?10log(PRPin)=?10log??ρ+1???2式中ρ为驻波系数，Γ为反射系数。滤波器可以看成一个二端口网络9定义负载电流的相位φT为φT=arg(IL)则群时延（groupdelay）τD为?φT1dφTτD==（秒）?ω2πdfτD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DLP=max[φT?kωt]常数k的选择使之与线性相位变化关系偏移最小。

6、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。滤波器主要参数(1)绝对衰减（Absoluteattenuation）：阻带中最大衰减（dB）(2)带宽（Bandwidth）：通带的3dB带宽（flow—fhigh）(3)中心频率：fc或f0(4)截止频率。下降沿3dB点频率(5)每倍频程衰减（dB/Octave）：离开截止频率一个倍频程衰减（dB）(6)微分时延（differentialdelay）：两特定频率点群时延之差以ns计(7)群时延（

7、Groupdelay）：任何离散信号经过滤波器的时延（ns）10(8)插入损耗（insertionloss）：当滤波器与设计要求的负载连接，通带中心衰减，dB(9)带内波纹（passbandripple）：在通带内幅度波动，以dB计(10)相移（phaseshift）：当信号经过滤波器引起的相移(11)品质因数Q（qualityfactor）：中心频率与3dB带宽之比(12)反射损耗（Returnloss）(13)形状系数（shapefactor）：定义为BW(60dB点)BW(3dB点)(14)止带（stopband或rejec

8、tband）：对于低通、高通、带通滤波器，指衰减到指定点（如60dB点）的带宽滤波器设计理论1.低通滤波器设计是基础11–高通滤波器可用带通滤波器（当通带高端很高时）代替–带阻滤波器可看成低通滤波器与高通滤波器的组合–低通滤波器是带通滤波器的特例–