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天地征途的信号“清道夫” | 电子科技在身边
来源:新闻中心
发布时间:2024年07月30日 编辑:新闻中心

人声鼎沸的球场上

与你相距不远的同伴

大声呼喊你你

却听不清楚

一直在问“你说什么、什么?”

可惜的是

同伴的声音

同样也会被淹没在嘈杂的声浪中

此时的你

肯定非常想给耳朵装一个过滤装置

把其他人的声音过滤掉

只听清同伴的声音

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在我们生活的空间中

微波信号的“嘈杂”程度

远超球场的人声鼎沸

想要在纷繁复杂的

各种微波电磁信号环境里

准确接收到目的信号

就必然也要有一种过滤装置

将不需要的干扰信号全部过滤掉

只留下所需要的信号

这种过滤装置

就是滤波器

作为微波通信领域的重要器件

几乎所有的组件内部都能找到它的身影

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如果把整个复杂的电磁信号环境比作一个池塘

那么滤波器就是池塘中的“清道夫”

它可以将池塘(复杂电磁环境)中的

垃圾(杂波信号)统统“吃掉”

保证池塘环境(电磁环境)的清爽

可以说

滤波器性能的优劣直接决定

电子系统性能的优劣

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       从功能上来看,滤波器主要是实现频率选择的作用,即让所需要的特定频率信号通过滤波器,而不需要的频率信号(杂波信号)则被挡在“门外”,以此实现“过滤”的作用。

  滤波器通常包含带外抑制、群时延波动、驻波三项主要电性能指标,我们可以把滤波器看作一个海关,不同的微波信号就像一支船队要通过关口,船队有大船也有小船(相当于不同频率的信号),关口限制船只吨位,有的可以通过,有的不能通过,这种限制相当于带外抑制;一群船队通过时,因为不同吨位的船只速度不同,通过后船队阵型就会有变化,与之前的船队阵型不同了,这就是群时延波动的概念,即群时延波动影响信号的失真程度;至于驻波,可以理解为通过海关闸口的通畅程度,船只通行越通畅,相当于驻波越小。滤波器上述几个重点指标在实际工程应用中相互制约,此消彼长,所以如何达到一个最佳的平衡指标,是在滤波器设计时着重考虑的事情。

  滤波器在生活中的应用随处可见,小到手机、电视、蓝牙耳机,大到智能汽车、轮船远航定位、飞机通信导航、人工智能、vr技术等,其身影遍及现代生活的方方面面。当然,滤波器一个非常重要的应用领域是在航天领域,比如应用于人造卫星等航天器上的通信、导航设备中。

  在航天通信中,因传输距离特别远,所以信号的质量尤为重要,通信信号发射时为了利于传播,需要通过技术手段变频到较高频率,而接收时为了便于信号处理又需将频率变频为较低频率,在这种频率变换过程中,不可避免会产生各种频率杂波,这些杂波会对通信信号质量产生严重影响,处理上述问题,便是滤波器大显身手的时候了。通过针对性的通带和阻带设计,滤波器可以成为筛选频率信号的“筛子”,把影响通信质量的杂波统统筛掉,只保留系统需要的频率信号,稳定支撑航天任务的成功进行。

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  1996年,国家启动载人航天工程后,中国电科产业基础研究院即着手开展宇航无源滤波器领域布局,相继研发国内第一个微封装集成lc滤波器及十余款mmic芯片滤波器、mems芯片滤波器,实现了系列滤波器从无到有、从有到精、从精到新的三次飞跃,广泛应用于载人航天工程、嫦娥工程等各项飞行任务中,为任务胜利进行提供坚实保障。

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