内容发布更新时间 : 2024/12/27 11:19:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验一 用频谱分析仪测量滤波器的特性参数

1、实验设置的意义

广义而言，凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。狭义而言，射频滤波器是用来分离不同频率RF信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，而只让需要的信号通过。实际上很多射频元件都具有一定的频率响应特性，都可以用滤波器的理论进行分析。

利用频谱分析仪测试时，可以不用考虑滤波器的内部结构，而将它看作一个二端口网络来测试它的各个性能。显然这种方法不但特别方便、准确，而且也能用于其它具有一定的频率响应特性的射频元件和网络。通过这种具有普遍性的实验方法的学习和实践，可把书本的理论知识与工程实际相结合，加深对理论知识的理解，对培养实践动手能力、观察发现问题和解决问题的能力以及培养学生工程研究能力具有一定的现实意义。

2 实验目的

2.1、学会作用频谱仪

2.2、了解不同类型的滤波器和它的频谱特性。 2.3、掌握滤波器测试的原理。

2.4、学会使用频谱仪来完成滤波器的测试 。

2.5、学会使用频谱仪的测试结果提取滤波器主要参数。

3、实验原理

滤波器按频率通带范围分类可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。如果按滤波器在射频系统中的用途分类，主要有发射滤波器、接收滤波器和带阻滤波器等。

发射滤波器主要用于对发射部分所生成的带外噪声进行限制。放大器和(或)发射系统所生成的宽带噪声如果未得到抑制，经常会对接收系统造成干扰或致使其灵敏度降低。另外，发射噪声可能会干扰同址系统或在发射系统的直接路径（视距）中的其他系统的其他业务。

发射滤波器（不包括连接器、电缆或相关的路径内损耗）的插入损耗直接对天线处的射频总功率构成影响。因此，发射滤波器插入损耗对天线处能够得到的辐射射频功率极其重要。因为发射滤波器的插入损耗直接影响天线处的射频功率，也就直接影响发射系统的效率。对于很高功率的系统，较高的发射滤波器损耗会转化为相当高的能量消耗。由于小区站点数以及每个站点的滤波器数量大，总的成本是相当可观的。

抑制是发射滤波器的另一个关键的工作参数。正如前面所述，需要有足够的抑制才能将宽带发射噪声降到可接受的水平。经常不得不在发射滤波器的损耗、抑制和尺寸之间作一个折衷选择。某项指标经常会同时要求较高的抑制和较低的损耗，但又不提供实现滤波器的足够的物理空间。在这些情况下，要获得一个可接受的解决方案，需要进行设计权衡。对于双工器的发射路径，还应当考虑多重发射载波所导致的高峰功率和 IMD 效应。

接收滤波器主要用作前端预选器，用于在进行低噪声放大和下行转换之前，对带外能量

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进行抑制或限制。接收滤波器还用于对天线本机振荡器的再辐射进行抑制，从而消除对其他业务所导致的干扰。

在分集系统中，接收滤波器位于主要和辅助接收路径中。降低接收滤波器插入损耗至关重要，因为插入损耗直接影响到系统的噪声指数。

带阻滤波器对很有限范围内的频率或信道进行抑制或“阻挡”的同时，可以让很宽范围的频率通过。带阻滤波器经常是为了消除有害干扰而作为“修复”或“补丁”装入系统中的。

测试应用环境经常也会要求使用带阻滤波器。 带阻滤波器要考虑的指标有通带中的插入损耗和功率处理、带阻区域中的抑制以及通带和带阻抑制频率范围之间的过渡“陡度”。

一般主要应考虑的滤波器参数有：

截止频率fc：低通滤波器中的上通带边缘或者高通滤波器中的下通带边缘，或最靠近阻带的通带边缘，有时称作 3 dB 点。

带宽：带通滤波器的通带宽度是较低(F1)和较高(F2)转角频率之间的频差，转角频率对应于3 dB 点。

中心频率fo：较低(F1)和较高(F2)转角频率的算术平均值或几何平均值。

f0?F1?F22f0?F1?F22 或

衰减：信号在通过耗散网络或其他媒体时所导致的电压损耗（以 dB 为单位）。 插入损耗：在电路中插入滤波器所导致的信号损耗。这以 dB（分贝）为量度，且有很多不同的定义。通常，这就是电路中插有滤波器时提供给负载的电压（在高峰频率响应处），与用一个理想的无损耗匹配变压器替换了滤波器后负载的电压之比。当在两个阻抗有很大不同的电路中间插入滤波器时，则以其他方式指定插入损耗有时则更实际一些。

相对衰减：将最低衰减点当作零 dB 时所测得的衰减，或者相对衰减=衰减—插入损耗。 波纹：通常指滤波器的幅度响应中所发生的波状变异。

通带波纹：频率衰减在滤波器通带内的变化。

4、实验设备

AT6030D频谱分析仪，滤波器（LPF、HPF、BPF、BSF），20dB同轴衰减器

5、实验内容

测量插入损耗L、频率响应、带宽、带外抑制等参数

6实验步骤

6.1、熟悉频谱仪用法，接入同轴衰减器，并进行校准。

6.2、先将AT6030D频谱仪工作调在中心频率fc=1500MHz，SPEN为3000MHz，AT6030D频谱仪输出端和输入端用电缆相接，测得参考电平P1。

6.3、将滤波器模块按下图1连接：AT6030D频谱仪输出端用电缆接滤波器的一端口，另一端口和频谱仪输入端相接，此时可测得滤波器输出电平与频率的关系曲线，从关系曲线

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可以获得插入损耗L、频率响应、带宽、通带纹波、带外抑制等参数。

6.4重复6.2、6.3两步分别对低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPH)、带阻(BSF)进行测量并记录相关参数。

AT6030D OUT IN 滤波器 图12

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