射频系统中重要器件-滤波器

射频系统中必不可少的关键部件之一——滤波器

来源：互联网
        提到射频系统，滤波器这一关键部件，你了解吗？滤波器作为射频系统中的关键部件之一，主要是用来作频率选择——让需要的频率信号通过而反射不需要的干扰频率信号。本篇文章主要来给大家讲讲滤波器的那些知识点，好好学习一下吧~
        经典的滤波器应用实例是接收机或发射机前端，如下图所示：



        巴特沃斯切比雪夫高通滤波器        
        最常用的滤波器是低通跟带通。低通在混频器部分的镜像抑制、频率源部分的谐波抑制等有广泛应用。带通在接收机前端信号选择、发射机功放后杂散抑制、频率源杂散抑制等方面广泛使用。
        滤波器在微波射频系统中广泛应用，作为一功能性部件，必然有其对应的电性能指标用于描述系统对该部件的性能需求。
2、滤波器电器性能特性
        对应不同的应用场合，对滤波器某些电器性能特性有不同的要求。
        描述滤波器电性能威廉希尔官方网站 指标有：
        阶数（级数）
        绝对带宽/相对带宽
        截止频率
        驻波
        带外抑制
        纹波
        损耗
        通带平坦度
        相位线性度
        绝对群时延
        群时延波动
        功率容量
        相位一致性
        幅度一致性
        工作温度范围
3、滤波器电性能指标解析
        下面对滤波器这些电性能指标作逐一解释。
        阶数（级数）：对于高通和低通滤波器来讲，阶数就是滤波器中电容、电感的个数总和。对于带通滤波器来讲，阶数是并联谐振器的总数；对于带阻滤波器来讲，阶数是串联谐振器与并联谐振器的总数。
        绝对带宽/相对带宽：该指标通常用于带通滤波器，表征可以通过滤波器的信号频率范围，体现滤波器的频率选择。相对带宽是绝对带宽与中心频率的百分比。

        九阶低通滤波器仿真曲线
        损耗：损耗表示信号通过滤波器后损失的能量，也就是滤波器消耗的能量。
        通带平坦度：滤波器通带范围内损耗最大值与损耗最小值之差的绝对值。表征滤波器对不同频率信号的能量消耗的区别。
        带外抑制：滤波器通带频率范围以外的“衰减量”。表征滤波器对不需要的频率信号的选择能力。
        纹波：滤波器通带内S21曲线起伏的波峰与波谷之间的差值。
        相位线性度：滤波器通带频率范围内相位与一条与中心频率时延相等的传输线之间的相位差值。表征滤波器的色散特性。
        绝对群时延：滤波器通带范围内信号从输入端口传输至输出端口所用的时间。
        群时延波动：滤波器通带范围内绝对群时延最大值与最小值之差。表征滤波器的色散特性。
        功率容量：可以输入滤波器的通带信号的最大功率。
        相位一致性：同一指标同一批次不同滤波器之间的传输信号相位的差值。表征批次滤波器之间的差别（一致性）。
        幅度一致性：同一指标同一批次不同滤波器之间的传输信号损耗的差值。表征批次滤波器之间的差别（一致性）。
        相位线性度：滤波器通带频率范围内相位与一条与中心频率时延相等的传输线之间的相位差值。表征滤波器的色散特性。
        绝对群时延：滤波器通带范围内信号从输入端口传输至输出端口所用的时间。
        群时延波动：滤波器通带范围内绝对群时延最大值与最小值之差。表征滤波器的色散特性。
        功率容量：可以输入滤波器的通带信号的最大功率。
        相位一致性：同一指标同一批次不同滤波器之间的传输信号相位的差值。表征批次滤波器之间的差别（一致性）。        
        幅度一致性：同一指标同一批次不同滤波器之间的传输信号损耗的差值。表征批次滤波器之间的差别（一致性）。

        螺旋滤波器
螺旋滤波器:
        螺旋滤波器是一种半集总参数的滤波器，其采用放置在空腔内的螺旋电感的自谐振来实现谐振器，通过相邻谐振器的空间磁场实现耦合。
        其优点是：体积较腔体小，Q值、功率容量较LC高。其缺点是：较难实现宽带，高频部分电感不易实现。
        螺旋滤波器通常用在500MHz以下20%相对带宽，100W平均功率，对插损有一定要求的场合。

        梳状腔体滤波器
        交指滤波器最大的特点是可以实现宽带，如果采用冗余谐振杆，考虑到机加可是线性，其相对带宽通常可以宽达60%。同时在K波段时，宽带的梳状滤波器机加基本无法加工并且调试螺钉无法放置，因此在该条件下通常采用交指结构。交指结构与梳状相比其寄生通带较近，通常其寄生通带在1.8F0左右。同体积下，交指滤波器较梳状滤波器功率容量大。
        滤波器是无线通讯系统必不可少的关键性部件。
        滤波器种类繁多，各种滤波器具有不同的性能特点，因此在滤波器选择时，通常需要综合考虑客户的实际使用环境以及客户性能需求才能做出正确、有效、可靠的选择。
        在客户对滤波器指标概念比较模糊时，通常需要询问客户体积、损耗、带外需要抑制的频率以及抑制度、功率容量等。根据这几个简单的指标要求基本可以判断出滤波器种类。