腔体滤波器基础知识

　　滤波器顾名思义就是对电磁波信号进行过滤，让需要的信号通过，抑制不需要的信号，主要目的为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题，其特性可以用通带工作频段、插入损耗、带内波动、带外抑制、端口驻波比、隔离度、矩形系数、功率容量、群时延指标来描述。

腔体滤波器基础知识

腔体滤波器是属于微波滤波器中的一种，同时腔体滤波器按照其不同状态又可以分为梳状同轴滤波器、介质滤波器、波导滤波器、螺旋滤波器。

　　腔体滤波器由金属整体切割而成，结构牢固。腔体的品质因素、耦合系数等参数都对滤波器滤波特性有很大的影响。

腔体滤波器电路模型

　　腔体滤波器性能特点 ：

　　由金属整体切割而成，结构牢固

　　频率覆盖范围宽：0.5~18GHz

　　高端寄生通带较远，CAD仿真优化软件设计

　　一致性好、体积小、Q值适中

　　可靠性高、全温范围内性能稳定可靠

　　输入、输出50Ω阻抗匹配，驻波小，易于级联使用

　　带内幅频特性平坦，插入损耗小，带外抑制度高

　　设计灵活，可按用户要求指标及安装方式设计

　　满足军用工作环境要求：-55℃～+85℃

　　常见腔体滤波器极限参数：

　　最大输入功率：10W

　　工作温度范围：-55℃~+85℃

　　储存温度范围：-65℃~+125℃

　　腔体滤波器典型应用 ：

　　在电路和电子高频系统中有较好的选频滤波作用，并能抑制频带外无用信号及噪声

　　在航空、航天、雷达、通信、电子对抗、广播电视及各种电子测试设备中应用

　　使用说明 ： 使用时注意外壳良好接地，否则会影响带外抑制及平坦度指标

　　输入/输出口可互换使用

　　滤波器的四种形式：

　　低通滤波器：

　　高通滤波器：

　　带通滤波器：

　　带阻滤波器：

　　滤波器的实现形式：

　　集总参数滤波器

　　微带线、带状线滤波器

　　同轴腔体滤波器

　　波导滤波器

　　介质滤波器

　　同轴谐振腔滤波器：

　　微波滤波器被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。

　　在微波带通滤波器的设计中，我们经常采用腔体交指型结构。它具有插损小、带外抑制度高、结构紧凑、体积小等优点。

　　其结构排列比较灵活，适合于100MHZ- 40GHZ频段带通滤波器的设计，在当今移动通信频段领域使用最多的当是同轴腔，它的基本原理是根据四分之一开路线和二分之一短路线所等效的LCR谐振电路。在实际的产品研发和生产中，我们使用了改进的双同轴UIR（均匀阻抗匹配）四分之一波长谐振结构。这种结构的优点是： 结构通用，易于开发移植，适用移动通信全频段; 调节范围大，对公差要求不高，非常适于初等产品的低成本生产; 功率容量大，采用电耦合输入输出，所以产品一致性和稳定性很好。

　　主要由谐振腔、谐振导体、调谐钉组成

　　微波带通滤波器的设计：

　　滤波器的特性与滤波器的设计关系很大，滤波器的抑制特性一般采用三种设计函数： 1、巴特沃斯函数; 2、切比雪夫函数; 3、椭圆函数，其中切比雪夫函数最为常用。滤波器的损耗近似计算公式为： L~4.34xf0xZgk /（BWxQ）。一般来说，滤波器的特性存在以下规律：

　　a） 滤波器的级数越多，带外衰减越快;

　　b） Q值越高，损耗越小\;

　　c） 通带带宽越宽，损耗越小\;工作频率越高，

　　d）损耗越大;

　　设计微波带通滤波器的一种常用的方法是从集中元件的低通原型出发，经过频率变换，导出集中参数耦合谐振器带通滤波器的设计公式，然后用微波结构来实现这些耦合结构和谐振器，从而得到微波带通滤波器。首先根据滤波器的频率和阻带抑制要求选定合适的低通滤波器原型。

　　滤波器中的交叉耦合：

　　交叉耦合： 它的原理实际上就是引入传输函数的零极点和副零极点，利用交叉耦合技术可以大大的改善滤波器的带外抑制及时延和相位特性，按结构及作用等一般分为容性交叉耦合、感性交叉耦合，感性耦合一般为正耦合，容性耦合又可分为正耦合和负耦合。不同的耦合有不同的作用。

      感性交叉耦合

容性交叉耦合

　　CDMA、 GSM双工器的应用

　　从上图可以实际的看到双工器和滤波器的应用。通过双工器可以使直放站、下行收发天线共用，便于工程施工，减少工程造价，当直放站采用分体机结构时，使用双工器可以更方便的使前后端匹配。

　　三频合路器在实际工程中的应用

　　PSH/WCDMA/WLAN三频合路器在工程中的利用原理图，利用合路器抑制系统间的干扰。同时将室内使用的WCDMA系统、PHS系统和新开通的WLAN系统等三路信号，通过宽频多路合路器，合并到一套室内覆盖天线系统，完成室内各区的有效覆盖。

腔体带通滤波器设计案例