射频滤波器如何正确选取,看完全懂了
了解滤波器的参数和性能指标

了解滤波器的参数和性能指标滤波器是信号处理等领域中常用的工具,用于对信号进行滤波和处理。
了解滤波器的参数和性能指标对于正确选择和设计滤波器至关重要。
在本文中,我们将介绍滤波器的常见参数和性能指标,帮助读者更好地理解滤波器的工作原理和应用。
一、滤波器的参数和性能指标1. 截止频率(Cutoff Frequency)截止频率是指滤波器对于信号进行截断的频率。
在低通滤波器中,截止频率是指滤波器开始滤除高频成分的频率。
在高通滤波器中,截止频率是指滤波器开始滤除低频成分的频率。
2. 通带增益(Passband Gain)通带增益是指滤波器在通过信号时的放大或衰减程度。
对于不同类型的滤波器,通带增益可以是一个固定值(如衰减滤波器)或一个可调节的参数(如主动滤波器)。
3. 带宽(Bandwidth)带宽是指滤波器能够通过信号的频率范围。
在低通滤波器中,带宽通常是指从截止频率到无穷大的频率范围。
在高通滤波器中,带宽通常是指从零频率到截止频率的频率范围。
4. 滚降(Roll-off)滚降是指滤波器在截止频率附近频率响应的变化率。
对于陡降滤波器,滚降较大,频率响应在截止频率附近迅速下降。
对于渐变滤波器,滚降较小,频率响应在截止频率附近缓慢下降。
5. 相移(Phase Shift)相移是指滤波器引入到信号中的时间延迟。
相移可以对信号的相位和时间关系产生影响,特别是对于需要准确时间同步的应用(如音频和视频)。
6. 结构(Structure)结构是指滤波器的实现方式,如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
每种结构都有其优点和缺点,需要根据应用需求选择合适的结构。
二、滤波器的应用滤波器在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的滤波器应用示例:1. 通信系统中的滤波器通信系统中常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
这些滤波器用于信号调制、解调、频谱整形等任务。
2. 音频和音视频处理中的滤波器音频和音视频处理中经常使用滤波器来去除噪声、平滑音频信号、增强低频成分等。
滤波器选择

一、滤波器的选择与应用滤波器的选择看似神秘,但实质上并非如此。
不过在很多场合,即使竭尽全力采取以下所述方法来选择,也还是需要实验多个滤波器后才能挑出最合适的一只。
电路设计人员如何确定在哪种场合该选用哪种滤波器呢?本文旨在帮助他们作出这种决定。
1.滤波器有关指标的计算通过将产品的发射频谱与相关的电磁兼容标准比较,可以估算用滤波器控制发射所需要的衰减量。
对于抗扰性控制,可以通过比较外部电噪声(通常取自有关的电磁兼容抗扰度标准)与产品电子线路的敏感性以及干扰期间希望达到的性能等级来估算一个粗略值。
2.阻抗问题滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续,将射频电磁波中的大部分能量反射回源处。
大多数滤波器的性能是在源和负载阻抗均为50的条件下测得的,这使我们直接联想到极为重要的一点,这就是滤波器的性能在实际情况下不可能达到最佳。
考察一个典型的电源线滤波器,它安装在交流电源线与作为电子产品直流电源的交-直流变换器之间。
白天,交流电源的阻抗在2~2kΩ间变化,取决于与它连接的负载以及所关心的频率。
连接到电子设备的电源线的特征阻抗大约在150Ω,当整流器在电源波形的尖峰附近导通时,相当于短路,而在其它时间,相当于开路。
滤波器参数是在50Ω的源和负载阻抗的测试环境下获得的,因为大多数射频测试设备采用50Ω的源、负载及电缆。
这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的,同时也是最具有误导性的。
因为滤波器由电感和电容组成的,因此这是一个谐振电路。
其性能和谐振主要取决于源端及负载端的阻抗。
3.信号线滤波器如果传导发射或辐射发射由不可避免的信号频谱引起,那么试图使用差模滤波器来减小这些发射并不是办法。
不过对所关心的信号频谱范围内的频率,采用共模滤波是可行的,因为有用的信号是差模而非共模。
信号线滤波器的技术指标中,一般都忽略了地线噪声。
驱动芯片会产生地线跳跃噪声,如果数字印刷电路板的地线面与机壳间的射频搭接不好,便会在所有导线中产生大量的数字0V噪声,因此,外封装上标有低转换速率的驱动芯片仍可能产生高电平的射频噪声。
射频滤波器的主要参数

射频滤波器的主要参数摘要:射频滤波器的分类根据⼯作信号的频率范围,射频滤波器主要分为四⼤类,即低通滤波器(LPF)、⾼通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)。
低通滤波器指低频信号能够通过⽽⾼频信号不能通过的滤波器;⾼通滤波器则相反,即⾼频信号能通过⽽低频信号不能通过;带通滤波器是指频率在某⼀个频率范围内的信号能通过,射频滤波器⽽在此频率范围之外的信号均不能通过;带阻滤波器的性能与之相反,即某个频带范围内的信号被阻断,但允许在此频率范围之外的信号通过。
射频滤波器的主要参数:1. 中⼼频率(Center Frequency):射频滤波器通带的中⼼频率f0,⼀般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最⼩点为中⼼频率计算通带带宽。
2. 截⽌频率(Cutoff Frequency):指低通滤波器的通带右边频点及⾼通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为:低通以DC处插损为基准,⾼通则以未出现寄⽣阻带的⾜够⾼通带频率处插损为基准。
3. 通带带宽(BWxdB):指需要通过的频谱宽度,BWxdB=(f2-f1)。
f1、f2为以中⼼频率f0处插⼊损耗为基准,下降X(dB)处对应的左、右边频点。
通常⽤X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽(fractional bandwidth)=BW3dB/f0×100%,也常⽤来表征滤波器通带带宽。
4. 插⼊损耗(Insertion Loss):由于射频滤波器的引⼊对电路中原有信号带来的衰耗,以中⼼或截⽌频率处损耗表征,如要求全带内插损需强调。
5. 纹波(Ripple):指1dB或3dB带宽(截⽌频率)范围内,插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰- 峰值。
6. 带内波动(Passband Riplpe):通带内插⼊损耗随频率的变化量。
滤波器使用方法

滤波器使用方法滤波器是一种常用的信号处理器件,广泛应用于通信、音频、图像等领域。
它的主要作用是对输入信号进行滤波处理,以滤除噪声、调整频率响应或改变信号形态。
本文将介绍滤波器的使用方法,包括滤波器的选择、参数设置和使用注意事项等方面。
一、滤波器的选择在选择滤波器时,需要根据具体的应用场景和需求来确定。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据信号的频率特性和滤波要求,选择合适的滤波器类型可以达到更好的滤波效果。
二、滤波器的参数设置在使用滤波器时,需要设置一些参数来调整滤波器的性能。
常见的参数包括截止频率、通带增益、阻带衰减等。
截止频率是滤波器的一个重要参数,它决定了滤波器的频率响应特性。
通带增益表示滤波器在通带内的信号增益,阻带衰减表示滤波器在阻带内的信号衰减程度。
根据实际需求,设置适当的参数可以实现所需的滤波效果。
三、滤波器的使用注意事项在使用滤波器时,需要注意以下几点:1.信号采样率:滤波器的输入信号采样率必须满足奈奎斯特采样定理,即采样率要大于信号最高频率的两倍,否则会发生混叠现象。
2.滤波器的阶数:滤波器的阶数决定了滤波器的频率响应特性和滤波效果。
一般来说,阶数越高,滤波器的性能越好,但计算复杂度也会增加。
3.滤波器的延迟:滤波器的处理过程会引入延迟,这在某些实时应用中可能会造成问题。
因此,在选择滤波器时需要考虑延迟对系统性能的影响。
4.滤波器的稳定性:滤波器的稳定性是指滤波器的输出不会发散或趋于无穷大。
在选择滤波器时,需要确保选择的滤波器是稳定的,以避免系统不稳定或产生不可预测的结果。
5.滤波器的实时性能:对于实时应用,滤波器的实时性能是一个重要考虑因素。
滤波器的计算复杂度和延时应该在可接受范围内,以保证系统的实时性能。
四、滤波器的调试和验证在使用滤波器之前,需要对滤波器进行调试和验证,以确保其性能和滤波效果符合要求。
常见的调试方法包括输入不同类型的测试信号,观察滤波器的输出是否符合预期;通过频率响应曲线对滤波器进行分析和评估;对滤波器进行实际应用测试,检查滤波效果和性能指标等。
滤波器的参数选择和影响因素分析

滤波器的参数选择和影响因素分析在信号处理领域中,滤波器被广泛应用于滤除噪声、提取特定频率范围的信号等任务。
而要选择适当的滤波器参数,需要考虑多个影响因素。
本文将对滤波器参数选择和影响因素进行深入分析。
一、滤波器参数选择的基本原则滤波器的参数选择过程中,需要根据实际需求和信号特性来确定。
以下是一些基本原则:1. 频率范围:滤波器的频率范围应与信号的频率范围相匹配。
如果需要滤除高频噪声,可以选择低通滤波器;如果需要提取特定频率范围的信号,可以选择带通滤波器。
2. 阶数:滤波器的阶数决定了其滤波效果的好坏。
一般来说,阶数越高,滤波器的陡峭度越高,对信号的滤波效果也越好。
但是阶数过高会导致滤波器的计算量增加,所以需要在计算量和滤波效果之间进行权衡。
3. 带宽:带宽是指滤波器对信号的频带范围。
根据需要滤除的噪声或提取的信号频带范围确定滤波器的带宽。
4. 通带和阻带衰减:通带衰减是指滤波器在通带内对信号的衰减程度。
阻带衰减是指滤波器在阻带内对信号的衰减程度。
根据信号要求和噪声水平,选择适当的通带和阻带衰减。
二、滤波器参数选择的影响因素分析1. 信号特性:信号的频率、幅度、相位等特性对滤波器参数选择有重要影响。
需要根据信号的特点来选择合适的滤波器类型、频率范围以及通带和阻带衰减等参数。
2. 噪声水平:噪声水平决定了滤波器对噪声的抑制能力要求。
如果噪声水平较高,需要选择阻带衰减较大的滤波器,以提高对噪声的滤波效果。
3. 计算量和实时性:滤波器的阶数和复杂度决定了其计算量。
在实际应用中,需要综合考虑滤波器的滤波效果和计算量,选择合适的阶数和类型。
4. 系统要求:滤波器通常作为整个系统中的一个模块,需要考虑与系统其他模块的兼容性和接口需求。
滤波器的参数选择要符合系统整体需求。
综上所述,滤波器参数选择涉及多个方面的考虑,包括频率范围、阶数、带宽、通带和阻带衰减等。
同时,还需要考虑信号特性、噪声水平、计算量和实时性以及系统要求等因素。
滤波器设置原则及相关计算

滤波器设置原则及相关计算滤波器是一种常见的信号处理工具,通过对输入信号进行滤波以提取所需信息或去除干扰噪声。
在实际的应用中,滤波器的设置原则和相关计算十分重要,正确的设置可以有效地提高滤波器的性能,进而提高系统的整体性能。
滤波器的设置原则:1.确定滤波器类型:根据所需的滤波效果,选择合适的滤波器类型,如低通、高通、带通、带阻等。
2.选择滤波器参数:根据信号的频率、幅度等特征选择滤波器参数,如截止频率、带宽、阻带范围等,以满足所需的滤波效果。
3.确定滤波器阶数:滤波器的阶数是指滤波器中反馈环和前向通路的数量,阶数越高,滤波器的效果越好,但同时也会带来更多的计算复杂度和延迟。
4.根据系统实际情况确定滤波器的输入和输出阻抗:滤波器的输入输出阻抗需要匹配系统的实际情况,在滤波器与其他部分连接时,应该将阻抗进行匹配以提高系统的整体性能。
滤波器的相关计算:1.计算滤波器的理论传递函数:滤波器的理论传递函数可通过计算系统的差分方程得到,根据系统的阶数、截止频率等参数进行计算,得到滤波器的理论传递函数。
2.计算滤波器的实际传递函数:实际上,制造和设计的滤波器在实际应用中存在着误差和偏差,因此需要通过实验或仿真等方式,得到滤波器的实际传递函数,以验证滤波器是否满足预期效果。
3.计算滤波器的群延迟:滤波器引入的群延迟会导致信号的相位变化,影响系统的整体性能,因此需要计算滤波器的群延迟,并尽可能地减小群延迟。
4.根据设计要求计算滤波器的阻抗、带宽等参数:根据所需的滤波效果,计算合适的阻抗、带宽、截止频率等参数,以满足设计要求。
总之,滤波器的设置原则和相关计算需要综合考虑滤波器的类型、参数、阶数、输入输出阻抗以及实际应用情况,经过合理的设计和计算,可以有效地提高滤波器的性能,从而提高系统的整体性能。
在使用滤波器的过程中,除了设置原则和相关计算以外,还需要进行一系列的优化和调试,以满足应用实际需求。
滤波器的优化和调试:1.选择合适的滤波器结构:滤波器的结构会影响滤波器的效果和计算复杂度,可以根据实际需求选择合适的结构,如IIR(无限冲激响应)滤波器、FIR(有限冲激响应)滤波器、卷积神经网络滤波器等。
射频滤波器的选用有哪些要求呢

射频滤波器的选用有哪些要求呢随着通信技术的不断发展,射频滤波器作为通信系统中不可或缺的组件,已经被广泛应用于各种无线通信设备中。
而在选择射频滤波器时,不仅需要考虑其技术特性和性能参数,还需要考虑其适应环境以及成本等多重因素。
为此,本文将从多个方面来探讨射频滤波器的选用要求,以便更好地应用于通信系统中。
适应频率范围首先,射频滤波器的选用要求需要考虑到其适应的频率范围。
由于不同的无线通信设备在传输数据时所涉及的频率并不相同,因此在滤波器的选用过程中,需要考虑到其频率响应特性和中心频率的设置。
同时,还需要考虑到滤波器的带宽和阻带范围,以满足对信号的精确过滤和抑制,保证通信质量和稳定性。
技术特性和性能指标其次,射频滤波器的选用还需要考虑到其技术特性和性能指标。
包括但不限于:•通带插损和衰减系数•阻带衰减和带宽•带内波纹和抖动•群延迟和群时延•输入和输出阻抗匹配•温度特性和线性度以上各项性能指标将直接影响射频滤波器的可靠性、精度和稳定性。
在实际应用中,需要根据设备的具体使用场景和要求,选择满足特定性能指标的射频滤波器才能有效地抑制干扰或过滤信号。
抗干扰和抗放大器起振能力第三,射频滤波器的选用还需要考虑到其抗干扰和抗放大器起振能力。
在实际通信环境中,存在着各种形式的干扰和噪声,这些干扰源可能会导致射频滤波器失效或无法正常工作。
因此,需要在选择射频滤波器时,考虑其对不同类型干扰的响应能力,以保证系统性能的稳定和可靠。
同时,射频滤波器本身具有一定的放大器效应,可能会对相邻频道的信号产生放大器起振的影响,从而导致系统失效。
因此,在选择射频滤波器时,需要考虑其抗放大器起振能力,以减少系统失效的风险。
体积、功耗和成本最后,射频滤波器的选用还需要考虑到其体积、功耗和成本等方面因素。
通常来说,在实际应用中,需要将滤波器体积和功耗尽量降低,以方便集成和使用。
同时,在选择射频滤波器时,还需要综合考虑其价格和性能比,以选择性价比更高的滤波器。
选用射频滤波器(馈通滤波器、穿心电容)的方法

选用射频滤波器(馈通滤波器、穿心电容)的方法随着电子设备工作频率的迅速提高,电磁干扰的频率也越来越高,干扰频率通常会达到数百MHz,甚至GHz以上。
由于电压或电流的频率越高,越容易产生辐射,因此,正是这些频率很高的干扰信号导致了辐射干扰的问题日益严重。
因此,对用来解决辐射干扰的滤波器的一个基本要求就是要能对这些高频干扰信号有较大的衰减,这种滤波器就是射频干扰滤波器。
普通干扰滤波器的有效滤波频率范围为数kHz 数十MHz,而射频干扰滤波器的有效滤波频率范围从数kHz到GHz以上。
按照传统方式构造的滤波器不能成为射频滤波器。
这是由于两个原因:第一个原因是:旁路电容寄生电感较大(导致串联谐振,增加了旁路阻抗),导致电容器在较高的频率并不具有较低的阻抗,起不到旁路的作用。
第二个原因是:滤波器的输入端和输出端之间的杂散电容导致高频干扰信号耦合,使滤波器对高频干扰失去作用。
解决这个问题的方法是用穿心电容作为旁路电容。
穿心电容具有非常小的寄生电感,旁路阻抗非常小,并且由于采用隔离安装方式,消除了输入输出端之间的高频耦合。
选择射频滤波器需要考虑的因素有:截止频率:滤波器的插入损耗大于3dB的频率点称为滤波器的截止频率,当频率超过截止频率时,滤波器就进入了阻带,在阻带,干扰信号会受到较大的衰减。
根据使用滤波器的场合不同(信号电缆滤波还是电源线滤波),可以用两个方法来确定滤波器的截止频率。
在对信号电缆进行滤波时,根据有效信号的带宽来确定,截止频率要大于信号的带宽,这样才能保证有用信号不被衰减。
在对电源线或直流信号线,滤波时,由于有效信号的频率很低,信号失真的问题不是主要因素,因此主要根据干扰信号的频率来定,要使干扰频率全部落在滤波器的阻带内。
滤波器的截止频率越低,滤波器的尺寸越大,价格越高,因此没有必要时(干扰的频率不是很低时),不要盲目选用截止频率过低的滤波器。
插入损耗:指滤波器在阻带的损耗数值(dB),每一种滤波器都有一张插入损耗与频率对应的表格,选用滤波器时,根据干扰信号的频率和需要衰减的程度确定对插入损耗的要求。
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射频滤波器如何正确选取,看完全懂了随着移动设备功能越来越强大,支持的网络频段越来越多,射频前端模块成了移动设备中不可缺少的一部分。
举例来说,一款较新的手机至少需要支持2G,3G,4G以及WiFi,GPS等网络制式,而每一个制式都需要自己的射频前端模块。
射频前端模块一般包括天线开关,多路器,滤波器,功率放大器与低噪声放大器等等。
这些器件目前仍无法用集成度最高的CMOS工艺制造,而必须使用特殊工艺以保证性能。
根据Mobile Expert LLC的研究报告,2016年在智能手机增长萎靡(9%)的情况下,射频前端模块的增长率仍达到了17%。
而在射频前端模块中,未来发展最快的,也最关键的模块就是射频滤波器模块。
滤波器到底有多重要随着无线通讯应用的发展,人们对于数据传输速度的要求也越来越高。
在2G时代,只有一小部分人会使用手机上网下载铃声或浏览wap版网页,需要的数据率大约在1KB/s。
在3G时代,随着智能手机的普及,使用运营商网络上网收发邮件,使用各种app等使得网络流量剧增,需要的数据率大约是50KB/s。
到了4G时代的今天,直播等应用更是将手机通讯的带宽需求推向了一个新的高度,需要的数据率达到了1MB/s。
与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。
这两个问题是相辅相成:由于频谱资源有限,为了满足人们对数据率的需求,必须充分利用频谱,因此一部手机必须能够覆盖很宽的频带范围,这样在人群拥挤的情况下不同人的设备才能够分配到足够的频谱带宽。
同时,为了满足数据率的需求,从4G开始还使用了载波聚合技术,使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。
另一方面,为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率,通信协议变得越来越复杂,因此对于射频系统的各种性能也提出了严格的需求。
在射频前端模块中,射频滤波器起着至关重要的作用。
它可以将带外干扰和噪声滤除以以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。
如前所述,随着通信协议越来越复杂,对于通讯协议对于频带内外的需求也越来越高,这也使得滤波器的设计越来愈有挑战性。
另外,随着手机需要支持的频带数目不断上升,由于每一个频带有需要有自己的滤波器,因此一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。
目前,一款4G手机中的需要用到的滤波器数量可达30余个。
随着射频滤波器变得越来越重要,各大射频前端厂商也在积极布局滤波器市场。
各大行业研究结构也看好射频滤波器市场未来的发展。
Technavio在研究报告中指出,射频滤波器市场2016-2020的年复合增长率可达15%,并且已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。
滤波器技术简介射频滤波器最主要的指标包括品质因数Q和插入损耗。
在目前的通讯协议中,不同频带间的频率差越来越小,因此需要非常好选择性,让通带内的信号通过并阻挡通带外的信号。
Q越大,则滤波器可以实现越窄的通带带宽,也就是说可以实现较好的选择性。
除了品质因数Q之外,插入损耗也是重要参数。
插入损耗是指通带信号被滤波器的衰减,即信号功率损耗。
插入损耗有1dB,则信号功率被衰减20%;当插入损耗到达3dB时,则信号功率被衰减了50%!在4G时代,信号功率放大并不简单,如果又有许多功率被浪费在滤波器上,则PA/LNA设计就更难了。
目前射频滤波器最主流的实现方式是SAW和BAW。
SAW是声表面滤波器,利用压电效应。
当对晶体施以电压,晶体将发生机械形变,将电能转换为机械能。
当这种晶体被机械压缩或展延时,机械能又转换为电能。
在晶体结构的两面形成电荷,使电流流过端子和/或形成端子间的电压。
在固态材料中,交替的机械形变会产生3,000至12,000米/秒速度的声波。
在声表面波滤波器内,声波在表面传播并形成驻波,其品质因数可达数千。
然而,SAW滤波器也有自己的局限。
SAW在以下使用非常合适,但是在工作频率超过时,SAW的Q值开始下降,到时,SAW的选择性已经只能用在一些要求比较低的场合。
然而,目前的无线通讯协议已经早就工作大于的频段(例如4G TD-LTE的Band 41)等,这时候SAW就不够用了,必须使用体声波(BAW)滤波器。
BAW滤波器不同于SAW滤波器,BAW滤波器内的声波垂直传播,贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励,使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波。
在>的频段,BAW压电层的厚度必须在几微米量级,因此,要在载体基板上采用薄膜沉积和微机械加工技术实现谐振器结构。
为了把声波的能量局限在滤波器体内,可以使用BAW-SMR技术或FBAR 技术。
BAW-SMR技术通过堆叠不同材质的薄层形成一个反射器,而FBAR技术则在有冤屈下方蚀刻出空腔以实现悬浮膜。
BAW滤波器BAW滤波器在高频段可实现低插入损耗和高Q值,成为高性能射频系统的首选。
然而,BAW滤波器的成本目前还很高,这成为了限制BAW 普及的重要因素。
如何选取合适射频滤波器在当今无线领域,激烈的扩展带宽的竞争迫使人们要更加关注滤波器的性能。
如果对滤波器参数确定不准确,最终会导致频率冲突,反过来使设计组又得处理串扰、掉线、数据丢失以及网络连接中断的问题。
滤波器定义不完整或不准确这一问题产生的部分原因是目前电子市场对数字电子很热衷。
根据某些统计,80%~90%的新电子设计工程师都是软件和数字方面的。
知识缺口就在于此,因为不管传输的信息是否是数字形式,当信息通过无线电或微波传输时,载波信号总是遵守电磁学物理定律。
所幸的是,对滤波器性能参数的某些重要基础进行快速重温,可帮助工程师正确找出满足特定应用的滤波器。
开始时如果选择正确,则能节省时间和金钱,在订购这些必不可少的元件时就能确保价廉物美。
1.了解基本响应曲线滤波器的基本响应曲线包括:带通、低通、高通、带阻、双工器,如图1A-1F所示。
每一个特定形状都决定了哪些频率可以通过,哪些不能通过。
无疑,这一组中最常见的是带通滤波器。
所有工程师都知道,带通滤波器允许两个特定频率之间的信号通过,对其它频率的信号进行抑制。
例如声表面波滤波器(SAW)、晶体滤波器、陶瓷和腔体滤波器。
作为参考,Anatech Electronics公司制造的腔体带通滤波器的频率覆盖范围为15 MHz~20 GHz,带宽在1%~100%范围。
所有制造商都采用了用滤波器中心频率两边dB、1 dB或3 dB衰减点定义通频带的方法。
2.不要追求不切实际的滤波器特性工程师有时会提出如下的要求:“我需要通频带为1,490~1,510MHz,1,511 MHz处的抑制大小为70 dB。
”这一要求无法实现。
实际上,抑制是逐渐变化的,不是90°急剧下降,更实际的参数为偏离中心频率约10%。
另一个情况是要求滤波器例如“抑制1,960 MHz频率以上的所有成分。
”这时,工程师必须意识到不可能衰减该抑制频率直到无限高频率之间的所有频率。
必须设置某些边界。
更现实的方法或许是,将通频带附近的特定抑制频率衰减两到三倍。
3.包括所有必要的技术参数经常出现这一情况,工程师给出一个需要“一个100 MHz带通滤波器”的简短要求,这一要求显然信息量太少了。
滤波器供应商实在难以根据这么点信息就签单。
给出所有必要的信息从详细给出所有频率参数开始,如:中心频率(Fo): 通常定义为带通滤波器(或带阻滤波器)的两个3dB 点之间的中点,一般用两个3 dB点的算术平均来表示。
截止频率(Fc):为低通滤波器或高通滤波器的通带到阻带开始的转换点,该转换点一般为3 dB点。
抑制频率:信号衰减某些特定值或值的集合的特定频率或频率组。
有时定义理想通带之外的频率区为抑制频率或频率组,所经过的衰减称为抑制。
滤波器类型决定了特定频率。
对带通和带阻滤波器,特定频率为中心频率。
对低通和高通滤波器,特定频率为截止频率。
为了完整起见,工程师还应定义下列特性,如:阻带:滤波器不传输的特定频率值之间的频率带。
隔离:双工器中,考虑接收(Rx)通道时为抑制传输(Tx)频率的能力,考虑传输(Tx)频率时为抑制接收(Rx)频率的能力,称为Rx/Tx 隔离。
隔离度越高,滤波器能够将Rx信号与Tx信号隔离开的能力就越强,反之亦然。
其结果是传输和接收信号都更加干净。
插入损耗(IL):表示器件中功率损耗的一个值,IL=10Log(Pl/Pin), 与频率无关,其中Pl为负载功率,Pin为从发生器输入的功率。
回波损耗(RL):为滤波器性能的一种度量,表示滤波器输入和输出阻抗接近理想阻抗值的程度。
回波损耗定义为:RL = 10Log(Pr/Pin),与频率无关,其中Pr为反射回发生器的功率。
群延迟(GD): 群延迟表示器件相位线性的大小。
由于相位延迟出现于滤波器的输出端,了解这种相移随频率的变化是否为线性很重要。
如果相移随频率非线性变化,输出波形将发生畸变。
群延迟定义为相移随频率变化的导数。
因为线性函数的导数为常数,所以线性相移引起的群延迟为常数。
形状因子(SF): 滤波器的形状因子通常为阻带带宽(BW)与3 dB带宽的比值。
它是滤波器边缘的陡峭程度的一种量度。
例如,如果40 dB带宽为40 MHz,3 dB带宽10 MHz,则形状因子为40/10=4。
阻抗:以欧姆为单位的滤波器源阻抗(输入)和端接阻抗(输出)。
一般情况下,输入阻抗和输出阻抗相同。
相对衰减:测到的最小衰减点处衰减与理想抑制点的衰减的差异。
通常,相对衰减以dBc为单位表示。
纹波(Ar):表示滤波器通频带平坦度的大小,一般以分贝表示。
滤波器纹波的大小影响回波损耗。
纹波越大,则回波损耗越严重,反之亦然。
抑制:同上。
工作温度:滤波器设计的工作温度范围。
4.争取实现合理的VSWR常使用电压驻波比(VSWR)表示滤波器的效率,为一比值,大小在1到无穷大之间,用来表示反射能量的大小。
1表示所有能量都无损耗通过。
大于1 的所有值都表示有部分能量被反射,即浪费了。
但是,在实际的电子电路中,1:1的VSWR几乎不可能达到。
通常,比值1:5更实际一些。
如果要求达到的值小于该值,则会降低效益成本比。
5.考虑功率处理能力功率处理能力为以瓦为单位的额定平均功率,超过该值则滤波器性能会降低或者失效。
此外还需要注意,滤波器的尺寸在某种程度上决定于其功率处理能力的要求。
一般地,功率越大,则滤波器所占电路板面积越大。
制造商,如Anatech,一直致力于使用新型算法来满足这些挑战性的利益需求,预先在算法上作规划能节省成本。
6.同时、双向通讯中的隔离因素隔离是双工器的一个特别重要的方面,从接收通道看时,隔离表示滤波器抑制传输频率的能力,反之亦然。
隔离越大,则两者分得越开,传输信号和接收信号就越干净。
7.注意作出取舍性能越高则成本越高。
这正是为什么需要准确定义的原因,因为准确定义可以减少不需要的极端情况,因而能够避免不必要的费用开支。