笔记-微波滤波器

笔记为了理解 公式应参考PPT 在此简写

 

 

4.1 微波滤波器

4.1.1 应用背景

滤波器是一种选频装置，他可以将信号中的特定频率通过，极大的衰减其他频率组分。

LC滤波器 介质滤波器 晶体滤波器 墙体滤波器 微带滤波器 LTCC滤波器 MEMS滤波器

4.1.2 滤波器的基本原理

主要参数：截止频率 中心频率 带宽 3db

阻带衰减 矩形系数 带内波纹（通带内信号幅度最大值和最小值的差） 回波损耗（输入功率和反射功率之比） 插入损耗（IL=10log（Pin/Pout））

滤波器主要进行频率分隔， 一方面要求通带衰减尽可能小，另一方面要求通带和阻带之间的衰减过程尽可能快。

滤波器低通原型理论：设计方法：目前最常使用原型电路设计法，

集总参数原型电路主要有两种，一种是LC串并联低通滤波器原型电路：有两种方法一种是最大平坦度设计法（通带平坦）另一种是切比雪夫设计法（衰减快）

另一种是椭圆滤波器低通原型电路：衰减快，通带内起伏大，但是结构复杂，不常用。

低通原型滤波器得设计方法：两种归一化电路，首先模拟一组电容和电感的插入损耗，得到=1+Pn(w)^2，为了模拟滤波器的衰减特性，我们用数学函数去逼近：综合设计法（选取适当的LC排列，使得衰减函数具有合理的形状）：巴特沃兹型和切比雪夫型

巴特沃兹型：又称为最大平坦型 LA(W’)=10log{1+（w’/w1’）^2n}

W’/W1’是原型滤波器对其截止频率的相对频率。

可得到：IL=10log(1+(LC/2)^2*W^4)db

原型滤波器作为其他滤波器的标准，需要确定具体的参数，只要参数统一增减，分压关系保持不变，原来的特性可维持：所以可以归一化滤波器内阻和截止频率。画图可得到想要的滤波器所取得n值。你不是想要得到符合的衰减特性吗，我就把变化的参数所得到的曲线都画出来，你可以从图中直接找到那条曲线然后找到相应的参数。同理对待切比雪夫型。

频率变换：在上一步我们得到了怎么设计低通滤波器原型电路，但是我们还想要任意频率下的低通，带通，高通，带阻滤波器。

低通到带通：相当于频率平移了。 从电路结构来看，低通原型电路由两个并联电容和一个串联电感组成，转换到带通中，并联电容用并联谐振电路取代，串联电感用串联谐振电路取代。接下来就是怎么求串联电抗值和并联导纳值了：X=WL-1/WC Y=WC-1/WL

低通滤波器评论W’对应(W/W0-W0/W)W0是带通滤波器的中心频率。其实就是进行了一个频率变换，然后把原来的LC代入，化成一个用新的WL WC表示的式子，那这两个值就是设计的新的电感和电容的参数。以此类推最终得到变换公式。

低通到低通变换：这个没啥好变得，只要把参数值调过来就行。

低通到高通变换：电感变成电容，电容变成电感。 频率变换公式和参数公式。

低通到带阻变换：就是频率变换一次，串联电感变成并联谐振电路， 并联电容变成串联谐振电路。

记住图片就行。

4.1.3 滤波器设计

已知性能指标：中心频率 带宽 纹波系数 插入损耗 带外抑制

求解中心频率和带宽

设计步骤： 分析指标要求，根据波纹系数和带外衰减等指标要求，确定设计阶数，查图得到低通滤波器的结构电路； 通过频率变换转换成所需电路。