【導讀】濾波器是射頻系統中必不可少的關(guān)鍵部件之一，主要是用來(lái)作頻率選擇----讓需要的頻率信號通過(guò)而反射不需要的干擾頻率信號。
經(jīng)典的濾波器應用實(shí)例是接收機或發(fā)射機前端，如圖1、圖2所示：
從圖1中可以看到，濾波器廣泛應用在接收機中的射頻、中頻以及基帶部分。雖然對這數字技術(shù)的發(fā)展，采用數字濾波器有取代基帶部分甚至中頻部分的模擬濾波器，但射頻部分的濾波器任然不可替代。因此，濾波器是射頻系統中必不可少的關(guān)鍵性部件之一。
濾波器的分類(lèi)有很多種方法。例如：
按頻率選擇的特性可以分為：低通、高通、帶通、帶阻濾波器等；
按實(shí)現方式可以分為：LC濾波器、聲表面波/體聲波濾波器、螺旋濾波器、介質(zhì)濾波器、腔體濾波器、高溫超導濾波器、平面結構濾波器。
按不同的頻率響應函數可以分為：切比雪夫、廣義切比雪夫、巴特沃斯、高斯、貝塞爾函數、橢圓函數等。
對于不同的濾波器分類(lèi)，主要是從不同的濾波器特性需求來(lái)描述濾波器的不同特征。
濾波器的這種眾多分類(lèi)方法所描述的濾波器不同的眾多特征，集中體現出了實(shí)際工程應用中對濾波器的需求是需要綜合考量的，也就是說(shuō)對于用戶(hù)需求來(lái)做設計時(shí)，需要綜合考慮用戶(hù)需求。
濾波器選擇時(shí)，首先需要確定的就是應該使用低通、高通、帶通還是帶阻的濾波器。
下面首先介紹一下按頻率選擇的特性分類(lèi)的高通、低通、帶通以及帶阻的頻率響應特性及其作用。
巴特沃斯切比雪夫帶通濾波器
巴特沃斯切比雪夫高通濾波器
最常用的濾波器是低通跟帶通。低通在混頻器部分的鏡像抑制、頻率源部分的諧波抑制等有廣泛應用。帶通在接收機前端信號選擇、發(fā)射機功放后雜散抑制、頻率源雜散抑制等方面廣泛使用。
濾波器在微波射頻系統中廣泛應用，作為一功能性部件，必然有其對應的電性能指標用于描述系統對該部件的性能需求。
對應不同的應用場(chǎng)合，對濾波器某些電器性能特性有不同的要求。
描述濾波器電性能技術(shù)指標有：
● 階數（級數）
● 絕對帶寬/相對帶寬
● 截止頻率
● 駐波
● 帶外抑制
● 紋波
● 損耗
● 通帶平坦度
● 相位線(xiàn)性度
● 絕對群時(shí)延
● 群時(shí)延波動(dòng)
● 功率容量
● 相位一致性
● 幅度一致性
● 工作溫度范圍
下面對濾波器這些電性能指標作逐一解釋。
階數（級數）：對于高通和低通濾波器來(lái)講，階數就是濾波器中電容、電感的個(gè)數總和。對于帶通濾波器來(lái)講，階數是并聯(lián)諧振器的總數；對于帶阻濾波器來(lái)講，階數是串聯(lián)諧振器與并聯(lián)諧振器的總數。
絕對帶寬/相對帶寬：該指標通常用于帶通濾波器，表征可以通過(guò)濾波器的信號頻率范圍，體現濾波器的頻率選擇。相對帶寬是絕對帶寬與中心頻率的百分比。
五階高通濾波器
截止頻率：截止頻率通常用于高通跟低通濾波器。對于低通濾波器截止表征濾波器最高能通過(guò)的頻率范圍；對于高通濾波器，截止頻率表征濾波器最低能通過(guò)的頻率范圍。
駐波：即矢網(wǎng)測得的S11，表示濾波器端口阻抗與系統所需阻抗的匹配程度。表示輸入信號有多少未能進(jìn)入濾波器而被反射回輸入端。
九階低通濾波器仿真曲線(xiàn)
損耗：損耗表示信號通過(guò)濾波器后損失的能量，也就是濾波器消耗的能量。
通帶平坦度：濾波器通帶范圍內損耗最大值與損耗最小值之差的絕對值。表征濾波器對不同頻率信號的能量消耗的區別。
帶外抑制：濾波器通帶頻率范圍以外的“衰減量”。表征濾波器對不需要的頻率信號的選擇能力。
紋波：濾波器通帶內S21曲線(xiàn)起伏的波峰與波谷之間的差值。
相位線(xiàn)性度：濾波器通帶頻率范圍內相位與一條與中心頻率時(shí)延相等的傳輸線(xiàn)之間的相位差值。表征濾波器的色散特性。
絕對群時(shí)延：濾波器通帶范圍內信號從輸入端口傳輸至輸出端口所用的時(shí)間。
群時(shí)延波動(dòng)：濾波器通帶范圍內絕對群時(shí)延最大值與最小值之差。表征濾波器的色散特性。
功率容量：可以輸入濾波器的通帶信號的最大功率。
相位一致性：同一指標同一批次不同濾波器之間的傳輸信號相位的差值。表征批次濾波器之間的差別（一致性）。
幅度一致性：同一指標同一批次不同濾波器之間的傳輸信號損耗的差值。表征批次濾波器之間的差別（一致性）。
相位線(xiàn)性度：濾波器通帶頻率范圍內相位與一條與中心頻率時(shí)延相等的傳輸線(xiàn)之間的相位差值。表征濾波器的色散特性。
絕對群時(shí)延：濾波器通帶范圍內信號從輸入端口傳輸至輸出端口所用的時(shí)間。
群時(shí)延波動(dòng)：濾波器通帶范圍內絕對群時(shí)延最大值與最小值之差。表征濾波器的色散特性。
功率容量：可以輸入濾波器的通帶信號的最大功率。
相位一致性：同一指標同一批次不同濾波器之間的傳輸信號相位的差值。表征批次濾波器之間的差別（一致性）。
幅度一致性：同一指標同一批次不同濾波器之間的傳輸信號損耗的差值。表征批次濾波器之間的差別（一致性）。
LC濾波器
聲表面波/體聲波濾波器
聲表采用將電能轉換為表面聲波的方式，利用聲波共振效應實(shí)現的濾波。該聲表面波濾波器的特點(diǎn)是體積非常小，Q值相對LC高，采用半導體工藝適合批量生產(chǎn)。一只800MHz左右的濾波器體積大概只有一個(gè)0805電容大小。其缺點(diǎn)是功率容量小，不適合小批量定制產(chǎn)品，研發(fā)周期長(cháng)，研發(fā)成本高。
聲表濾波器通常應用在終端消費電子產(chǎn)品中。
螺旋濾波器
螺旋濾波器:
螺旋濾波器是一種半集總參數的濾波器，其采用放置在空腔內的螺旋電感的自諧振來(lái)實(shí)現諧振器，通過(guò)相鄰諧振器的空間磁場(chǎng)實(shí)現耦合。
其優(yōu)點(diǎn)是：體積較腔體小，Q值、功率容量較LC高。其缺點(diǎn)是：較難實(shí)現寬帶，高頻部分電感不易實(shí)現。
螺旋濾波器通常用在500MHz以下20%相對帶寬，100W平均功率，對插損有一定要求的場(chǎng)合。
介質(zhì)濾波器
紋波：濾波器通帶內S21曲線(xiàn)起伏的波峰與波谷之間的差值。
介質(zhì)濾波器
介質(zhì)濾波器是采用介質(zhì)填充的四分之一波長(cháng)短路線(xiàn)或者二分之一開(kāi)路線(xiàn)實(shí)現的半集總濾波器。其優(yōu)點(diǎn)是Q值較LC高，可以實(shí)現較LC濾波器頻率高的濾波器。其缺點(diǎn)是寄生較近，諧振器需要定制。
梳狀腔體濾波器
交指濾波器最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現寬帶，如果采用冗余諧振桿，考慮到機加可是線(xiàn)性，其相對帶寬通?？梢詫掃_60%。同時(shí)在K波段時(shí)，寬帶的梳狀濾波器機加基本無(wú)法加工并且調試螺釘無(wú)法放置，因此在該條件下通常采用交指結構。交指結構與梳狀相比其寄生通帶較近，通常其寄生通帶在1.8F0左右。同體積下，交指濾波器較梳狀濾波器功率容量大。
濾波器是無(wú)線(xiàn)通訊系統必不可少的關(guān)鍵性部件。
濾波器種類(lèi)繁多，各種濾波器具有不同的性能特點(diǎn)，因此在濾波器選擇時(shí)，通常需要綜合考慮客戶(hù)的實(shí)際使用環(huán)境以及客戶(hù)性能需求才能做出正確、有效、可靠的選擇。
在客戶(hù)對濾波器指標概念比較模糊時(shí)，通常需要詢(xún)問(wèn)客戶(hù)體積、損耗、帶外需要抑制的頻率以及抑制度、功率容量等。根據這幾個(gè)簡(jiǎn)單的指標要求基本可以判斷出濾波器種類(lèi)。
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