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1、 Research Institute of Antenna & RF Techniques 第第8讲讲 传输零点传输零点 陈付昌,涂治红 华南理工大学电子与信息学院华南理工大学电子与信息学院 天线与射频技术研究所天线与射频技术研究所 TEL: 22236201-604 Email: 现代射频滤波器理论与设计现代射频滤波器理论与设计 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 第第8讲内容讲内容 集总电路的传输零点集总电路的传输零点 交叉耦合滤波器的传输零点类型和运动交叉耦
2、合滤波器的传输零点类型和运动 规律规律 交叉耦合结构产生传输零点的机理交叉耦合结构产生传输零点的机理 任意拓扑结构最大传输零点个数的确定任意拓扑结构最大传输零点个数的确定 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 何为传输零点？何为传输零点？ 8.1 集总电路的传输零点集总电路的传输零点 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 形成传输零点的基本电
3、路节形成传输零点的基本电路节 CLL CLCLCCRCR0ss零点零点 零点零点 LCjs1RCs1零点零点 零点零点 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 五阶低通滤波器所示，在五阶低通滤波器所示，在 =上每个电感变成上每个电感变成 开路，每个电容变成短路，所以这个五阶低通开路，每个电容变成短路，所以这个五阶低通 滤波器有滤波器有5个个 =的传输零点，它们全部都在无的传输零点，它们全部都在无 穷处。穷处。 Research Institute of Antenna
4、& RF Techniques South China University of Technology 五阶高通滤波器所示，在五阶高通滤波器所示，在 =0上每个电感上每个电感变成变成 短短路路，每个电容，每个电容变成开路变成开路，所以这个五阶高通，所以这个五阶高通 滤波器有滤波器有5个个 =0的传输零点，它们全部都在无的传输零点，它们全部都在无 穷处。穷处。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology Research Institute of Antenna & RF
5、Techniques South China University of Technology 如何确定如何确定带通滤波器带通滤波器的传输零点个数呢？的传输零点个数呢？ （b）在）在 =0处串联电感短路和并联电容开路，处串联电感短路和并联电容开路， 它们都没有起到作用，所以在它们都没有起到作用，所以在 =0处有三个传处有三个传 输零点。输零点。 （c）在）在 =处串联电容短路和并联电感开路，处串联电容短路和并联电感开路， 所以在所以在 =处有三个传输零点。处有三个传输零点。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China Un
6、iversity of Technology 对于对于低通滤波器低通滤波器，无穷远处的传输零点决定滤，无穷远处的传输零点决定滤 波器选择性能。波器选择性能。 对于对于带通滤波器带通滤波器，零处的传输零点决定通带外，零处的传输零点决定通带外 低阻带的滤波器选择性能，而无穷远处的传输低阻带的滤波器选择性能，而无穷远处的传输 零点决定通带外高阻带的滤波器选择性能。零点决定通带外高阻带的滤波器选择性能。 如果零处和无穷远处的传输零点个数相同，则如果零处和无穷远处的传输零点个数相同，则 通带外的高低阻带具有相同的工作衰减特性。通带外的高低阻带具有相同的工作衰减特性。 如果要求高阻带具有更好的衰减特性，则
7、要求如果要求高阻带具有更好的衰减特性，则要求 在无穷远处的传输零点个数大于零处的传输零在无穷远处的传输零点个数大于零处的传输零 点个数。点个数。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 如图表示采用电感耦合的三阶带通滤波器。按如图表示采用电感耦合的三阶带通滤波器。按 照上面的判断方法知：它具有照上面的判断方法知：它具有6个传输零点，个传输零点，1 个在零处，其余个在零处，其余5个都在无穷远处。个都在无穷远处。 Research Institute of Antenna
8、& RF Techniques South China University of Technology 从图中可以看出它们具有相同的通带内特性，从图中可以看出它们具有相同的通带内特性， 但是电感耦合的带通滤波器的高阻带衰减特性但是电感耦合的带通滤波器的高阻带衰减特性 要好于传统的带通滤波器。这就是因为在电感要好于传统的带通滤波器。这就是因为在电感 耦合的带通无穷远处的传输零点个数大于传统耦合的带通无穷远处的传输零点个数大于传统 带通滤波器无穷远处的传输零点个数。带通滤波器无穷远处的传输零点个数。 Research Institute of Antenna & RF Techniques So
9、uth China University of Technology 无穷远处传输零点个数和零处传输零点个数能无穷远处传输零点个数和零处传输零点个数能 够分别独立的控制通带外低阻带和高阻带的选够分别独立的控制通带外低阻带和高阻带的选 择性能。择性能。 那么如何能够获得对称的工作响应呢？那么如何能够获得对称的工作响应呢？ Carassa已经证明无穷远处传输零点的个数如已经证明无穷远处传输零点的个数如 果是零处传输零点个数的三倍，则可获得对称果是零处传输零点个数的三倍，则可获得对称 的工作衰减特性。即使增加有限位置的传输零的工作衰减特性。即使增加有限位置的传输零 点，这个定律依然成立。点，这个定律
10、依然成立。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 下图表示具有有限位置传输零点的六阶带通滤下图表示具有有限位置传输零点的六阶带通滤 波器，即这个传输零点即不在零处也不在无穷波器，即这个传输零点即不在零处也不在无穷 远处。远处。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 图中图中C3和和L2谐振在谐振在103MHz，它们在高阻带产，它们在高阻带产
11、生一个传输零点。生一个传输零点。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 同时，同时，C3和和L3谐振在谐振在40MHz，它们在低阻带，它们在低阻带 产生一个传输零点。这个滤波器在零处有产生一个传输零点。这个滤波器在零处有1个个 传输零点，在无穷远处有传输零点，在无穷远处有3个传输零点。个传输零点。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 由于它
12、们满足由于它们满足Carassa定律，所以这个带通滤定律，所以这个带通滤 波器在通带外具有对称工作衰减特性和对称的波器在通带外具有对称工作衰减特性和对称的 群延迟特性。下图表示其工作衰减特性和群延群延迟特性。下图表示其工作衰减特性和群延 迟特性。通过下图也可以看出这个滤波器具有迟特性。通过下图也可以看出这个滤波器具有 对称工作衰减特性和对称的群延迟特性。对称工作衰减特性和对称的群延迟特性。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 8.2 交叉耦合滤波器中传输零交叉耦合滤
13、波器中传输零 点类型和运动特性点类型和运动特性 带通滤波器的交叉耦合结构是指非相邻谐振器带通滤波器的交叉耦合结构是指非相邻谐振器 之间的耦合，这种耦合结构能够产生有限的传之间的耦合，这种耦合结构能够产生有限的传 输零点。输零点。 通过比较交叉耦合滤波器设计和传统级联滤波通过比较交叉耦合滤波器设计和传统级联滤波 器设计，从电路结构上可以看出交叉耦合滤波器设计，从电路结构上可以看出交叉耦合滤波 器中传输零点难于控制。这种现象随着滤波器器中传输零点难于控制。这种现象随着滤波器 带宽的增加会变得更加复杂。即使在相对带宽带宽的增加会变得更加复杂。即使在相对带宽 较窄的条件下，窄带原型电路也已经不能精确较
14、窄的条件下，窄带原型电路也已经不能精确 描述电路工作情况。描述电路工作情况。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 8.2.1 传输零点运动规则和类型传输零点运动规则和类型 传输零点运动必须遵守如下三个规则：传输零点运动必须遵守如下三个规则： 规则规则1：在复平面上，所有的传输零点必须：在复平面上，所有的传输零点必须 是象对称。是象对称。 规则规则2：“扰动”一个电路元件引起的传输：“扰动”一个电路元件引起的传输 零点的运动路径是连续的，即传输零点不零点的运动路径是连
15、续的，即传输零点不 会从一个位置跳跃到一个新的位置。会从一个位置跳跃到一个新的位置。 规则规则3：“扰动”一个电路元件不会：“扰动”一个电路元件不会造成相造成相 邻传输零点邻传输零点之间的相对运动，即传输零点之间的相对运动，即传输零点 之间只能相互靠拢或者相互分离，而不是之间只能相互靠拢或者相互分离，而不是 同时朝一个方向运动。同时朝一个方向运动。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 传输零点运动类型包括以下两种传输零点运动类型包括以下两种 ： 类型类型1：传输零点
16、是实频率。：传输零点是实频率。 类型类型2：传输零点可以是实频率或者是复：传输零点可以是实频率或者是复 频率频率 。 注意：对于任何已知的电路，传输零点的运动注意：对于任何已知的电路，传输零点的运动 类型由电路结构和特定电路元件共同决定的。类型由电路结构和特定电路元件共同决定的。 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 8.2.2 传输零点运动分析传输零点运动分析 电感耦合的四阶带通滤波器等效电路图电感耦合的四阶带通滤波器等效电路图 Research Institute of Antenna & RF Techniques South China University of Technology 图图 (a)是一个四阶采
