濾波器的定義、參數(shù)以及測(cè)試方法

1、認(rèn)證部物料培訓(xùn)濾波器主講人：鄒一鳴一、 濾波器的定義濾波器是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或電路。主要作用是：讓有用信號(hào)盡可能無衰減的通過，對(duì)無用信號(hào)盡可能大的衰減。 濾波器，顧名思義，是對(duì)波進(jìn)行過濾的器件。“波”是一個(gè)非常廣泛的物理概念，在電子技術(shù)領(lǐng)域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時(shí)間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用，被轉(zhuǎn)換為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)，稱之為各種物理量的時(shí)間波形，或者稱之為信號(hào)。因?yàn)樽宰兞繒r(shí)間是連續(xù)取值的，所以稱之為連續(xù)時(shí)間信號(hào)，又習(xí)慣地稱之為模擬信號(hào)(Analog Signal)。隨著數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)(一般簡稱計(jì)算機(jī))技術(shù)的產(chǎn)生和飛速發(fā)展，為了便于計(jì)算機(jī)

2、對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生了在抽樣定理指導(dǎo)下將連續(xù)時(shí)間信號(hào)變換成離散時(shí)間信號(hào)的完整的理論和方法。也就是說，可以只用原模擬信號(hào)在一系列離散時(shí)間坐標(biāo)點(diǎn)上的樣本值表達(dá)原始信號(hào)而不丟失任何信息，波、波形、信號(hào)這些概念既然表達(dá)的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播，靠的就是波形信號(hào)的傳遞。信號(hào)在它的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都可能由于環(huán)境和干擾的存在而畸變，有時(shí)，甚至是在相當(dāng)多的情況下，這種畸變還很嚴(yán)重，以致于信號(hào)及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當(dāng)中了。 濾波，本質(zhì)上是從被噪聲畸變和污染了的信號(hào)中提取原始信號(hào)所攜帶的信息的過程。二、 濾波器的分類濾波器按所處理

3、的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器可以分為聲表濾波器和介質(zhì)濾波器三、 聲表濾波器的原理及特點(diǎn)聲表面波濾波器是利用石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇晶體具有壓電效應(yīng)做成的。所謂壓電效應(yīng)，即是當(dāng)晶體受到機(jī)械作用時(shí)，將產(chǎn)生與壓力成正比的電場(chǎng)的現(xiàn)象。具有壓電效應(yīng)的晶體，在受到電信號(hào)的作用時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生彈性形變而發(fā)出機(jī)械波（聲波），即可把電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲信號(hào)。由于這種聲波只在晶體表面?zhèn)鞑?，故稱為聲表面波。聲表面波濾波器的英文縮寫為SAWF，聲表面波濾波器具有體積小，重量輕、性能可靠、不需要復(fù)雜調(diào)整。在有線電視系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)鄰頻傳輸?shù)年P(guān)鍵器件。聲表面波濾波器的特點(diǎn)：（1） 頻率響應(yīng)平坦，不平坦度僅為±0.3-&

4、#177;0.5dB，群時(shí)延±30-±50ns。 （2）SAWF矩形系數(shù)好，帶外抑制可達(dá)40dB以上。（3）插入損耗雖高達(dá)25-30dB，但可以用放大器補(bǔ)償電平損失。四、 聲表濾波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)五、 聲表濾波器的技術(shù)指標(biāo)及含義1. 絕對(duì)衰減：指的是在濾波器的輸出功率與輸入功率的差值，然后取絕對(duì)值，因輸入功率比輸出的功率大。所以，得到的會(huì)是一個(gè)負(fù)值，故需要取絕對(duì)值。在功率計(jì)算當(dāng)中，mW和dB的換算方法dBm = 10 x log 功率/mW其中，mW是功率的單位，dB是增益的單位dBm、dBi、dBd、dBc、dB的定義和區(qū)別 1.dBm是一個(gè)表征功率絕對(duì)值的量，計(jì)算公式為：1

5、0lgP（功率值/1mW）。 dBi和dBd是表征增益的量（功率增益），兩者都是一個(gè)相對(duì)值，但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子，所以兩者略有不同。一般認(rèn)為，表示同一個(gè)增益，用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2.15。有時(shí)也會(huì)看到dBc，它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位，與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來說，dBc 是相對(duì)于載波（Carrier）功率而言，在許多情況下，用來度量與載波功率的相對(duì)值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對(duì)量值。在采用dBc的地方，原則上也可以使用dB替代。 4. dB是一個(gè)表征相對(duì)值的

6、量，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí)，按下面計(jì)算公式：10lg（甲功率/乙功率）2.插入損耗：插入損耗是不帶濾波器時(shí)，從源到負(fù)載轉(zhuǎn)換的信號(hào)電壓與帶濾波器時(shí)，從源到負(fù)載轉(zhuǎn)換的信號(hào)電壓之比（單位是dB）絕對(duì)衰減與插入損耗的區(qū)別絕對(duì)衰減是是在阻帶上，濾波器對(duì)輸入信號(hào)的絕對(duì)衰減；而插入損耗則是指在允許通過的頻帶范圍內(nèi)，新插入的元器件對(duì)電路帶來的損耗值。3中心頻率（fc）：帶通濾波器（或帶阻濾波器）的兩個(gè)3dB之間的中點(diǎn)。4每3.84MHz的帶內(nèi)波動(dòng)：在同頻帶范圍內(nèi)，每3.84MHz小頻段的功率偏差。5帶內(nèi)波動(dòng)：在通頻帶內(nèi)，功率的最高值與功率的最小值之差，帶內(nèi)波動(dòng)是越小越好。6電壓駐波比（V

7、SWR）：電壓駐波比描述的是駐波最大電壓與駐波最小電壓的比。其與電壓反射系數(shù)的大小有關(guān)，也與輸入端口的S11和輸出端口的S22的大小有關(guān)。駐波：頻率和振幅均相同、振動(dòng)方向一致、傳播方向相反的兩列行波疊加后形成的波為駐波 相關(guān)計(jì)算公式對(duì)於輸入端口：電壓駐波比Sin定義Input=(1+|S11|)/(1-|S11|) 對(duì)於輸出端口：電壓駐波比Sout定義Out=(1+|S22|)/(1-|S22|) 7.不平衡端口匹配阻抗：高速 PCB布線時(shí)，為了防止信號(hào)的反射，要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個(gè)大約的數(shù)字,一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對(duì)絞線則為100歐姆,只是取個(gè)整而已,為了匹配方便8.輸入電平：輸入信號(hào)的電壓值六、 聲表濾波器的參數(shù)認(rèn)證1. 絕對(duì)衰減：測(cè)試設(shè)備：電源，綜測(cè)儀（或頻譜儀），PC，萬用表測(cè)試方法：用PC控制產(chǎn)品處于發(fā)射狀態(tài)；用綜測(cè)儀檢測(cè)聲表濾波器的輸入端的功率，記錄輸入功率Pin；用綜測(cè)儀測(cè)試聲表濾波器輸出端的功率，用電流表測(cè)試聲表濾波器的工作電流，用電壓表檢測(cè)聲表濾波器的工作電壓(如下圖所示)，用PC控制產(chǎn)品用最大功率發(fā)射，記錄最大功率Pmax，并記錄最大功率時(shí)聲表濾波器的電壓U及電流I。 P=/Pmax-Pin/2. 中心頻率（fc）測(cè)試設(shè)備：頻譜儀測(cè)試方法：將頻譜儀的帶寬設(shè)