于恩龍

（吉林省廣播電影電視局331臺(tái)，吉林 永吉 132200）

1 濾波器簡(jiǎn)介

射頻信號(hào)通過(guò)不一樣的頻率來(lái)區(qū)分彼此，而濾波器的工作原理也是利用頻率的差異將其分開(kāi)，射頻濾波器會(huì)選擇可用信號(hào)，把其他信號(hào)拒之門外，因此通過(guò)的信號(hào)已經(jīng)被篩選，濾波器在廣播電視的各種裝置中有很強(qiáng)大的作用，一般發(fā)射機(jī)以及天線中間安裝這種裝置，阻止發(fā)射器連帶的其他信號(hào)，進(jìn)而有助于增強(qiáng)信號(hào)的內(nèi)容規(guī)范性，濾波器的形式和種類都比較多，想將其分門別類也有很多形式，例如利用選頻的辦法，用此法可分成低通、高通、帶通以及帶阻和全通等幾種；按照濾波器函數(shù)近似方法又可以分為巴特沃斯濾波器、反切比雪夫?yàn)V波器以及切比雪夫?yàn)V波器和貝塞爾濾波器等幾種；而按照處理輸入模擬信號(hào)的方法又可以分為離散時(shí)間模擬及連續(xù)時(shí)間模擬兩種。設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，需要掌握與濾波器有關(guān)的參數(shù)，確定諧振腔的多少，而規(guī)劃處理應(yīng)當(dāng)具備的形態(tài)之后，再通過(guò)電路結(jié)構(gòu)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)最終形態(tài)。

2 濾波器的典型結(jié)構(gòu)

調(diào)頻的發(fā)射頻率為50MHZ，為VHF波段，而電視的發(fā)射頻率則為860MHZ，為UHF波段，二者的發(fā)射頻率均相對(duì)較高。如果濾波功能通過(guò)集中參數(shù)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)器件有很大損傷，降低使用時(shí)間，裝置本身的功率被影響，無(wú)法正常發(fā)揮，難以產(chǎn)生穩(wěn)定效用，因此平常狀態(tài)下，高頻濾波器的工作狀態(tài)的形成要利用電容的分配狀態(tài)以及電感的分配形成的，波導(dǎo)和問(wèn)軸傳輸線是微波濾波器功能能夠展開(kāi)的前提，根據(jù)頻率通帶的情況，濾波器可以分成四種，低通、高通以及帶通和帶阻，在廣電事業(yè)中，四種形式都會(huì)被使用，而帶通是使用最寬泛的一種。

2.1 低通和高通濾波器

低通濾波器一個(gè)非常典型的結(jié)構(gòu)就是高低阻抗傳輸線的交替級(jí)聯(lián)所組成的糖葫蘆式濾波器，其電感是采用高阻抗線進(jìn)行等效串聯(lián)的，而電容則是通過(guò)低阻抗線實(shí)現(xiàn)等效并聯(lián)的。通過(guò)對(duì)其高低阻抗值和長(zhǎng)度的調(diào)整就能制造出性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低通濾波器。而高通濾波器的一般結(jié)構(gòu)是幣IJ用同軸短路短截線進(jìn)行電感的并聯(lián)，電容的串聯(lián)則是在內(nèi)導(dǎo)體圃盤中鋪墊聚四氟乙烯來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后構(gòu)成梯形的高通濾波器。

2.2 帶通和帶阻濾波器

廣電發(fā)射裝置中對(duì)于帶阻濾波器的選擇是針對(duì)一些異常頻率，這種濾波器的組成元素為特殊的諧振器，對(duì)于內(nèi)部短截線的波長(zhǎng)的顯示，通常為1/4，這與諧振器中停頓波長(zhǎng)值幾乎相等。帶通的使用范圍最大，遠(yuǎn)高于其他幾種，也是廣播電視系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的應(yīng)用內(nèi)容，根據(jù)帶寬的實(shí)際情況來(lái)劃分，有寬與窄兩種情況，一般來(lái)說(shuō)窄帶濾波在寬度上要小于1/5，而寬帶的值則會(huì)大于2/5，這是區(qū)分二者的關(guān)鍵，廣電系統(tǒng)更傾向于選擇窄帶，其代表有頻道濾波器，窄帶帶通濾波器最典型的結(jié)構(gòu)就是級(jí)聯(lián)式耦合諧振腔結(jié)構(gòu)。帶通濾波器里面一個(gè)非常重要的成分為諧振腔，在一定范圍內(nèi)，它可以對(duì)電磁能量進(jìn)行控制和約束。諧振腔的狀況優(yōu)劣可直接影響濾波器的狀態(tài)好壞，對(duì)諧振腔功能的判斷可以通過(guò)兩種方法，一種稱為諧振頻率，另外一個(gè)是品質(zhì)因數(shù)，諧振頻率的概念是說(shuō)，在諧振剛路上電磁能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的頻率，它的情況跟回路路線情況關(guān)聯(lián)很大，而諧振回路出現(xiàn)磨損和消耗等也會(huì)給品質(zhì)因素，也就是Q值造成影響，它的內(nèi)涵是說(shuō)在諧振時(shí)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的磁能或電能和一個(gè)周期內(nèi)系統(tǒng)損耗能量比的二倍。諧振腔中的品質(zhì)因數(shù)越高，表明其諧振響應(yīng)曲線就越尖銳。通常來(lái)說(shuō)，開(kāi)路諧振腔或者同軸短路的典型無(wú)級(jí)品質(zhì)因數(shù)大概為幾千，問(wèn)軸諧振腔的品質(zhì)因數(shù)要明顯小于波導(dǎo)的品質(zhì)因數(shù)，而矩形波導(dǎo)的品質(zhì)因數(shù)又低于圓波導(dǎo)的品質(zhì)因數(shù)。通常圓波導(dǎo)典型無(wú)載品質(zhì)因數(shù)大概在20000～40000之間，而矩形波導(dǎo)典型無(wú)載品質(zhì)因數(shù)的值m0在10000～20000之間。

比較常用的諧振腔有波導(dǎo)和同軸諧振腔兩種，其中VHF，UHF以及FM頻段主要采用同軸諧振腔，常見(jiàn)的同軸諧振腔為一端短路，一端加載的同軸腔。同軸線的內(nèi)外導(dǎo)體長(zhǎng)度、同軸線的特性阻抗直接影響著腔內(nèi)的諧振頻率，腔體的大小由功率容量來(lái)決定。而I波段及UHF高端等微波波段主要采用波導(dǎo)腔，波導(dǎo)腔又有網(wǎng)柱波導(dǎo)腔及矩形波導(dǎo)腔兩種，所謂的圓柱波導(dǎo)腔是一個(gè)封閉的圓柱金屬簡(jiǎn)，其諧振頻率的高低由腔體實(shí)際物理尺寸的大小及腔內(nèi)電磁場(chǎng)模式來(lái)決定。所謂的矩形波導(dǎo)腔是一個(gè)長(zhǎng)方體金屬盒，同樣的，腔體實(shí)際物理尺寸的大小和腔內(nèi)電磁場(chǎng)模式?jīng)Q定其諧振波的頻率大小。把數(shù)個(gè)諧振頻率一樣的諧振腔按照一定的輻合方式級(jí)進(jìn)行聯(lián)接，就組成了傳統(tǒng)帶通濾波器，對(duì)其輸入輸出端和各諧振腔間的耦合做相應(yīng)調(diào)整，就能滿足帶通濾波器的相關(guān)性能要求。諧振腔間的耦合方式要包括磁耦合、電耦合以及電耦合成磁耦合，輻合環(huán)的位置、大小以及方向，探針的位置，深淺程度以及是粗是細(xì)，加上耦合縫在什么方位，這些都是耦合兩發(fā)生變化的重要因素，級(jí)聯(lián)式耦合帶通濾波器其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在技術(shù)穩(wěn)定、可靠，在調(diào)試工作方便很簡(jiǎn)單，至于腔體怎樣進(jìn)行排列并無(wú)特別說(shuō)明，而帶外的衰減曲線也相對(duì)平穩(wěn)，不會(huì)大幅度起落。

3 輸入模擬信號(hào)的處理方式

3.1 離散時(shí)間模擬濾波器

離散時(shí)間模擬濾波器最典型的代表即為開(kāi)關(guān)電容濾波器，時(shí)鐘頻率以及電容比例決定其濾波性能，其頻率精密度甚至可以達(dá)到1/1000，通過(guò)電容濾波器的開(kāi)啟和管壁產(chǎn)生的信號(hào)并不產(chǎn)生量化，持續(xù)工作，不過(guò)，由于采樣工作范圍有所限制，因此，頻率采集工作要設(shè)置超過(guò)2倍的信號(hào)才不會(huì)出現(xiàn)混疊的情況。離散時(shí)間濾波器方法的效果想要達(dá)成，通常會(huì)選擇過(guò)采的方法，就是上文提到的將頻率值設(shè)置大于頻率最高值的2倍，這樣讓工作可靠性提高，所以，應(yīng)選擇高帶寬的放大器，和速度很快的時(shí)鐘一起使用。

3.2 連續(xù)時(shí)間模擬濾波器

這種持續(xù)發(fā)送的模擬信號(hào)能夠選擇與其相適應(yīng)的濾波器完成處理，不必提取進(jìn)入信號(hào)的樣品，所以，不必再另外選擇平滑濾波器，則能很好控制頻率很快、狀態(tài)不穩(wěn)的濾波，但是這種濾波器尚有缺點(diǎn)難以解決，一方面這種頻率受到電容商和電的流通量的限制，另一方面這些因素又會(huì)被更大的操作以及氣溫等的轉(zhuǎn)變所干擾，所以，對(duì)這種濾波器頻率掌握的精度控制在1/5或者3/10這個(gè)區(qū)間。

因此可以了解，如果濾波器要求在帶寬精度很高的地方使用，就必須有相關(guān)的校正辦法，不會(huì)導(dǎo)致兩種電波混淆或重疊，這當(dāng)中調(diào)諧電容就是很好的一個(gè)方法，要適當(dāng)找到電中，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，叫濾波器就會(huì)發(fā)生頻率的變化，調(diào)整效果很好。

[1]張欣.廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中濾波器的設(shè)計(jì)[J].硅谷，2008(2).

[2]王文謙，謝鵬飛.廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中濾波器的設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2008(23).