无线电导论-赵俊顶

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1、RF/微波滤波器团队成员：陈国莹舒娜陶子文赵俊顶徐鑫一、滤波器的基本概念、分类及应用二、RF/微波滤波器的发展历史、趋势三、RF/微波滤波器的综合设计四、LTCC的特点、设计方法五、常用微波滤波器详细分析RF/微波滤波器1.1滤波器的基本概念在射频/微波系统中通常需要把信号频谱中有用的几个频率信号分离出来而滤除无用的其他频率信号，完成这一功能的设备称为滤波器。1.2滤波器的分类通常采用工作衰减LA来描述滤波器的幅值特性。根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。1.2.1根据滤波器的选频作用分类无源滤波器

2、有源滤波器LC滤波器晶体和陶瓷滤波器机械滤波器分布参数滤波器RF有源滤波器数字滤波器滤波器1.2.1根据滤波器的源分类1.2滤波器的分类无线通信发射/接收系统1.3滤波器应用一、滤波器的基本概念、分类及应用二、RF/微波滤波器的发展历史、趋势三、RF/微波滤波器的综合设计四、LTCC的特点、设计方法五、常用微波滤波器详细分析RF/微波滤波器二、滤波器的发展历史与趋势1910，载波电话系统推动滤波器的发展；1915，Wagner滤波器设计，随后，Zobel,Foster,Cauer,Norton系统研究了集中元件滤波器设计方法

3、；1933，Mason石英晶体滤波器；1940，基于传递函数的精确滤波器综合方法；50年代，分布元件（同轴、波导）滤波器。代表人物：Cohn,Levy,Matthaei。70年代，微波集成电路的发展带动了集成滤波器（微带、带状线）发展；80年代，低损耗材料的突破使得非金属滤波器（介质、陶瓷）的应用成为可能；90年代以来，移动和卫星通信的发展，要求小体积、低损耗、高选择性滤波器，因此，准椭圆滤波器（具有有限传输零点）成为研究热点。同时，出现各种致力小型化的特种材料滤波器（超导、三维、LTCC).一、滤波器的基本概念、分类及应用

4、二、RF/微波滤波器的发展历史、趋势三、RF/微波滤波器的综合设计四、LTCC的特点、设计方法五、常用微波滤波器详细分析RF/微波滤波器三、RF/微波滤波器的设计3.1滤波器设计过程3.2低通原型滤波器3.3低通原型滤波器的传递函数3.4频率变换3.1滤波器设计过程3.2低通原型滤波器低通原型滤波器是指元件值和频率都归一化的低通滤波器。元件值归一化是对源电阻或导纳归一化。频率归一是对截止频率归一化。集总参数的低通原型滤波器（简称低通原型）是设计滤波器的基础，各种低通、高通、带通和带阻滤波器的传输特性都是根据此原型特性变换而来

5、。3.3低通原型滤波器的传递函数理想的滤波特性，用有限个元件的电抗网络是无法实现的。实际的滤波器只能逼近理想滤波器的衰减特性。因此，在设计滤波器时，首先要确定一个逼近理想滤波器特性的传递函数，然后再根据传递函数综合具体的电路结构。一个无源无耗滤波器的传递函数的振幅的平方定义为：对于线性时不变网络，传递函数可以定义成有理函数的形式：对于一个给定的传递函数，滤波器的插入损耗响应为：在无源无耗的二端口网络中,滤波器的回波损耗为：如果有理传递函数是已知的，则滤波器的相位响应为：滤波器的群延迟响应为：对于衰减特性，选取传递函数首先应满

6、足下面的性质：（1）（2）在满足上述性质的基础上，再考虑电路的可实现性，就可以确定具体传递函数。实用中广泛使用的传递函数有：最平坦型、切比雪夫型、椭圆函数型。1)最平坦(Butterworth)响应最平坦型传递函数的插入损耗为：该函数的特点是在＝0处的函数值、一阶、二阶、…直至n阶导数均为零。有理传输函数为：没有有限的频率零点，所有零点都在无限远处，而极点在左半平面的单位圆的等角点上。最平坦响应和极点分布：Butterworth响应在零点附近与理想的低通滤波器近似得最好，而在接近于截止频率时，最差。Chebyshev响应传

7、递函数的振幅平方为：式中波纹常数，由给定的通带波纹确定是n阶第一类Chebyshev函数:2)切比雪夫(Chebyshev)响应Chebyshev响应:3)椭圆函数响应椭圆函数响应的传递函数的振幅平方为:式中，当且时，将在间振荡。椭圆函数响应曲线2.4频率变换与阻抗变换低通原型滤波器中，源电阻和截至频率都是归一化的：g0=1,c=1实际滤波器（低通、高通、带通盒带阻）的频率特性和元件值，可以通过频率变换和阻抗变换从低通原型滤波器的元件只获得。频率变换就是把低通原型频域映射到实际滤波器的频域。阻抗变换就是把低通原型滤波器

8、的归一化元件值犯规已为实际滤波器的元件值。定义阻抗比在元件值变换中，频率变换因不同传输特性而不同。阻抗变换却是可以用在任何类型的滤波器中：一、滤波器的基本概念、分类及应用二、RF/微波滤波器的发展历史、趋势三、RF/微波滤波器的综合设计四、LTCC的特点、设计方法五、常用微波滤波器详细分析