滤波器组基础知识

有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。

这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。

滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。

对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变滤波器举例：心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。

一.滤波器的基本知识⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号(又分为：无源和有源)数字：离散的数字信号。

⒉理想滤波器对不同频率的作用：通带内，使信号受到很小的衰减而通过。

阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。

⒊按频谱结构分为5种类型：滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。

根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：低通(Low Pass Filter)高通(High Pass Filter)带通(Band Pass Filter)带阻(Band Elimination Filter)全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。

图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性几个定义：(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。

(2)阻带的边界频率：由设计时，指定。

(3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。

(4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。

(5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。

滤波器基础知识一、滤波器概述滤波器是一种二端口网络（各类电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路为微波网络），它允许输入信号中特定的频率成分通过，同时抑制或极大的衰减其它频率成分，还可用来分开或组合不同的频率段。

目前由于在雷达、微波、无线通信，特别是移动通信，多频率工作越来越普遍，还需要在有限的频谱范围内划分出更多的频段给不同的运营商，以满足多种通信业务的需求，各频道间的间隔规定非常的小。

为避免信道间相互干扰，需要在所有系统内配置高性能的滤波器。

滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。

总之，从超长波经微波到光波以上的所有电磁波段都需要用到滤波器。

二、滤波器的主要分类：（按应用分）⑴低通滤波器通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。

⑵高通滤波器与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。

⑶带通滤波器通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。

⑷带阻滤波器与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。

除腔体滤波器外，还有：微带电路滤波器、晶体滤波器、声表面滤波器、介质滤波器等等，按不同的作用或功能等有不同的分类。

现在公司生产的一般都是带通腔体滤波器和双工器，因此我们主要以腔体滤波器进行分析和讲解，腔体滤波器的谐振器全部都由机械结构组成，本身有相当高的Q 值（数千甚至上万），非常适合于低插入损耗（＜1dB）、窄带（1%-5%）、大功率（可达300W或更高）传输等应用场合，工作性能较为稳定。

但该类滤波器具有较大体积且有寄生通带，加工成本相对较高，但特别适合应用于现代移动通信基站或直放站中使用。

三、公司滤波器的发展公司成立至今无源产品的发展情况：无线信息传输技术是正在蓬勃发展的重要领域。

滤波器是一个常用的、必备的、广泛使用的部件。

自公司发展以来，无源类产品在公司领导的重视下，不断进行改进和创新，从波导滤波器、结构腔等到现在的一体腔，从以前的仿制到现在自主知识产权的发明专利。

——滤波器基础概念✧什么是滤波器?p频率选择装置：ü作用：把信号频谱中有用的频率信号分离/提取出来，而滤除无用的其他频率信号ü重要性：滤波器起着频带和信道选择的作用，在无线通信系统中不可或缺、至关重要滤波器工作参数回波损耗和插入损耗a1 a2=0b1 b2[S]Z LZ0V S Z0 Z 0滤波器回波损耗（dB）RL=−20lg11插入损耗（dB）=−20lg2121111011abSa===端口反射波端口入射波2221101abSa===2端口传输波端口入射波✧2.1 滤波器概念工作带宽p3dB带宽：ü带通滤波器：插入损耗为3dB时的上边频和下边频的频率差p插损带宽ü满足设计要求插入损耗时所测的带宽，这个定义比较严谨，在工程中常用。

✧2.1 滤波器概念带内波动p别称：ü带内波纹、通带波纹、纹波系数p表征：ü通带内信号幅度的起伏程度ü一般希望带内波动尽可能小【理想情况下为零】，但它受限于谐振器的固有Q值p定义：ü在工作带宽内，带内波动等于插入损耗最大点与最小点之差(dB)✧2.1 滤波器概念带外抑制p别称：ü又称阻带抑制p表征：ü对带外信号的衰减程度或抑制能力ü一般希望尽可能大【理想情况下为无穷大】p定义：ü通常为带外信号相对带内中心频率处的衰减值(由设计指标确定)✧2.1 滤波器概念寄生通带p定义：ü距离所设计通带一定距离处产生的新通带p产生原因：ü分布参数的传输线段频率响应的周期性所导致p设计原则：ü应事先考虑好寄生通带所在的位置，避免要截止的频率落入寄生通带之内✧2.1 滤波器概念群时延特性p定义：ü定义：信号通过滤波器，相移对于角频率的变化率p计算公式：d=d dü当相移特性为理想的直线性时，宽频信号通过网络时无畸变ü当相移特性为非性时，将导致相位失真，宽频信号通过网络时，将产生畸变✧2.1 滤波器概念品质因素和矩形系数p品质因数Q：ü间接描述滤波器的频率选择性，ü定义为在谐振频率下，平均储能与一个周期内平均耗能之比。

滤波器超全资料滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。

利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

换句话说，凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器。

滤波的概念滤波是信号处理中的一个重要概念，滤波电路的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。

一般来说，滤波分为经典滤波和现代滤波。

经典滤波是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念，根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

在经典滤波和现代滤波中，滤波器模型其实是一样的（硬件方面的滤波器其实进展并不大），但现代滤波还加入了数字滤波的很多概念。

滤波电路的原理当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。

当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。

因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。

只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。

L愈大，滤波效果愈好。

滤波器的作用1、将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比；2、滤掉不感兴趣的频率成分，提高分析精度；3、从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。

理想滤波器与实际滤波器理想滤波器使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻喧内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。

有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。

这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。

滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。

对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变滤波器举例：心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。

一.滤波器的基本知识⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号(又分为：无源和有源)数字：离散的数字信号。

⒉理想滤波器对不同频率的作用：通带内，使信号受到很小的衰减而通过。

阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。

⒊按频谱结构分为5种类型：滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。

根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：低通(Low Pass Filter)高通(High Pass Filter)带通(Band Pass Filter)带阻(Band Elimination Filter)全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。

图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性几个定义：(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。

(2)阻带的边界频率：由设计时，指定。

(3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。

(4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。

(5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。

通信系统微波滤波器——基础、设计与应用微波滤波器是通信系统中起到关键作用的组件之一，用于实现对不同频率信号的分离和滤除。

下面将介绍微波滤波器的基础知识、设计原理以及在通信系统中的应用。

1. 基础知识：微波滤波器是一种能够在微波频段（300 MHz至300 GHz）内滤除或选择特定频率的设备。

它的主要作用是通过滤除或衰减不需要的频段，使有效信号传输更加稳定和可靠。

常见的微波滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

2. 设计原理：微波滤波器的设计需要考虑频率响应、插入损耗、抑制带宽和群延迟等参数。

设计过程中的关键是选择合适的滤波器拓扑结构、参数和设计技术。

常见的设计方法包括传输线法、谐振腔法、微带线法和分布式元件法等。

此外，优化设计和仿真软件也起到重要的辅助作用，例如ADS、HFSS和CST等。

3. 应用：微波滤波器广泛应用于各种通信系统中，包括卫星通信、射频通信、移动通信和雷达系统等。

在卫星通信中，滤波器用于分离出天线接收到的有效信号，并滤除干扰和噪音。

在射频通信中，滤波器用于频分多址（FDMA）和频分复用（FDM）等信号的分离和选择。

在移动通信中，滤波器用于通信信号的整形和频率选择。

在雷达系统中，滤波器用于滤除回波和混频干扰。

微波滤波器在通信系统中的应用要求其具备稳定性、高性能和可靠性。

因此，在设计和制造过程中，需要严格控制工艺和材料选择，以确保滤波器的性能和可靠性达到要求。

总而言之，微波滤波器是通信系统中实现信号分离和滤除的关键组件。

了解微波滤波器的基础知识和设计原理，能够指导设计师在实际应用中选择合适的滤波器类型和设计方法。

同时，掌握优化设计和仿真软件的使用，能够提高设计效率和性能。

微波滤波器在通信系统中的广泛应用说明其在通信技术发展中的重要地位。