實驗一：用頻譜分析儀測量濾波器的特性參數(shù)

1、實驗一用頻譜分析儀測量濾波器的特性參數(shù)1、實驗設(shè)置的意義廣義而言，凡是有能力進(jìn)行信號處理的裝置都可以稱為濾波器。狹義而言，射頻濾波器是用來分離不同頻率RF信號的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號，使其不能通過濾波器，而只讓需要的信號通過。實際上很多射頻元件都具有一定的頻率響應(yīng)特性，都可以用濾波器的理論進(jìn)行分析。利用頻譜分析儀測試時，可以不用考慮濾波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而將它看作一個二端口網(wǎng)絡(luò)來測試它的各個性能。顯然這種方法不但特別方便、準(zhǔn)確，而且也能用于其它具有一定的頻率響應(yīng)特性的射頻元件和網(wǎng)絡(luò)。通過這種具有普遍性的實驗方法的學(xué)習(xí)和實踐，可把書本的理論知識與工程實際相結(jié)合，加深對理論知識的理解

2、，對培養(yǎng)實踐動手能力、觀察發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生工程研究能力具有一定的現(xiàn)實意義。2實驗?zāi)康膶W(xué)會作用頻譜儀了解不同類型的濾波器和它的頻譜特性。掌握濾波器測試的原理。學(xué)會使用頻譜儀來完成濾波器的測試。學(xué)會使用頻譜儀的測試結(jié)果提取濾波器主要參數(shù)。3、實驗原理濾波器按頻率通帶范圍分類可分為低通、高通、帶通、帶阻、全通五個類別，而梳形濾波器屬于帶通和帶阻濾波器，因為它有周期性的通帶和阻帶。如果按濾波器在射頻系統(tǒng)中的用途分類，主要有發(fā)射濾波器、接收濾波器和帶阻濾波器等。發(fā)射濾波器主要用于對發(fā)射部分所生成的帶外噪聲進(jìn)行限制。放大器和（或）發(fā)射系統(tǒng)所生成的寬帶噪聲如果未得到抑制，經(jīng)常會對接收系統(tǒng)

3、造成干擾或致使其靈敏度降低。另外，發(fā)射噪聲可能會干擾同址系統(tǒng)或在發(fā)射系統(tǒng)的直接路徑（視距）中的其他系統(tǒng)的其他業(yè)務(wù)。發(fā)射濾波器（不包括連接器、電纜或相關(guān)的路徑內(nèi)損耗）的插入損耗直接對天線處的射頻總功率構(gòu)成影響。因此，發(fā)射濾波器插入損耗對天線處能夠得到的輻射射頻功率極其重要。因為發(fā)射濾波器的插入損耗直接影響天線處的射頻功率，也就直接影響發(fā)射系統(tǒng)的效率。對于很高功率的系統(tǒng)，較高的發(fā)射濾波器損耗會轉(zhuǎn)化為相當(dāng)高的能量消耗。由于小區(qū)站點(diǎn)數(shù)以及每個站點(diǎn)的濾波器數(shù)量大，總的成本是相當(dāng)可觀的。抑制是發(fā)射濾波器的另一個關(guān)鍵的工作參數(shù)。正如前面所述，需要有足夠的抑制才能將寬帶發(fā)射噪聲降到可接受的水平。經(jīng)常不得不在發(fā)

4、射濾波器的損耗、抑制和尺寸之間作一個折衷選擇。某項指標(biāo)經(jīng)常會同時要求較高的抑制和較低的損耗，但又不提供實現(xiàn)濾波器的足夠的物理空間。在這些情況下，要獲得一個可接受的解決方案，需要進(jìn)行設(shè)計權(quán)衡。對于雙工器的發(fā)射路徑，還應(yīng)當(dāng)考慮多重發(fā)射載波所導(dǎo)致的高峰功率和IMD效應(yīng)。接收濾波器主要用作前端預(yù)選器，用于在進(jìn)行低噪聲放大和下行轉(zhuǎn)換之前，對帶外能量進(jìn)行抑制或限制。接收濾波器還用于對天線本機(jī)振蕩器的再輻射進(jìn)行抑制，從而消除對其他業(yè)務(wù)所導(dǎo)致的干擾。在分集系統(tǒng)中，接收濾波器位于主要和輔助接收路徑中。降低接收濾波器插入損耗至關(guān)重要，因為插入損耗直接影響到系統(tǒng)的噪聲指數(shù)。帶阻濾波器對很有限范圍內(nèi)的頻率或信道進(jìn)行抑

5、制或“阻擋”的同時，可以讓很寬范圍的頻率通過。帶阻濾波器經(jīng)常是為了消除有害干擾而作為“修復(fù)”或“補(bǔ)丁”裝入系統(tǒng)中的。測試應(yīng)用環(huán)境經(jīng)常也會要求使用帶阻濾波器。帶阻濾波器要考慮的指標(biāo)有通帶中的插入損耗和功率處理、帶阻區(qū)域中的抑制以及通帶和帶阻抑制頻率范圍之間的過渡“陡度”。一般主要應(yīng)考慮的濾波器參數(shù)有：截止頻率fc:低通濾波器中的上通帶邊緣或者高通濾波器中的下通帶邊緣，或最靠近阻帶的通帶邊緣，有時稱作3dB點(diǎn)。帶寬：帶通濾波器的通帶寬度是較低（Fi）和較高（F。轉(zhuǎn)角頻率之間的頻差，轉(zhuǎn)角頻率對應(yīng)于3dB點(diǎn)。中心頻率fo:較低（Fi）和較高（F2）轉(zhuǎn)角頻率的算術(shù)平均值或幾何平均值。foFiF2fo或F

6、iF2衰減：信號在通過耗散網(wǎng)絡(luò)或其他媒體時所導(dǎo)致的電壓損耗（以dB為單位）。插入損耗：在電路中插入濾波器所導(dǎo)致的信號損耗。這以dB（分貝）為量度，且有很多不同的定義。通常，這就是電路中插有濾波器時提供給負(fù)載的電壓（在高峰頻率響應(yīng)處）與用一個理想的無損耗匹配變壓器替換了濾波器后負(fù)載的電壓之比。當(dāng)在兩個阻抗有很大不同的電路中間插入濾波器時，則以其他方式指定插入損耗有時則更實際一些。相對衰減：將最低衰減點(diǎn)當(dāng)作零dB時所測得的衰減，或者相對衰減=衰減一插入損耗。波紋：通常指濾波器的幅度響應(yīng)中所發(fā)生的波狀變異。通帶波紋：頻率衰減在濾波器通帶內(nèi)的變化。4、實驗設(shè)備AT6030D頻譜分析儀，濾波器（LPF、HPRBPF、BSF）,20dB同軸衰減器5、實驗內(nèi)容測量插入損耗L、頻率響應(yīng)、帶寬、帶外抑制等參數(shù)6實驗步驟熟悉頻譜儀用法，接入同軸衰減器，并進(jìn)行校準(zhǔn)。先將AT6030D頻譜儀工作調(diào)在中心頻率fc=1500MHz,SPEN為3000MHz,AT6030D頻譜儀輸出端和輸入端用電纜相接，測得參考電平Pio將濾波器模塊按下圖i連接：AT6030D頻譜儀輸出端用電纜接濾波器的一端口，另一端口和頻譜儀輸入端相接，此時可測得濾波器輸出電平與