正確選擇射頻濾波器的八大竅門(mén)

微波濾波器搭建起來(lái)很簡(jiǎn)單，但理解起來(lái)比較復雜。它們在系統中完成一個(gè)基本的功能：阻止某些信號，通過(guò)其它信號。但可以用許多不同的方式實(shí)現這種功能，而且有許多不同的副作用，例如系統幅度和相位響應失真等。因此在選擇濾波器之前，了解它們之間的差異很有幫助。
如果對濾波器參數確定不準確，*終會(huì )導致頻率沖突，反過(guò)來(lái)使設計組又得處理串擾、掉線(xiàn)、數據丟失以及網(wǎng)絡(luò )連接中斷的問(wèn)題。嚴重時(shí)可能導致產(chǎn)品不能通過(guò)“測試”，結果產(chǎn)品又得重新開(kāi)始設計，導致代價(jià)昂貴的生產(chǎn)推遲。另一方面，懂得如何準確確定濾波器參數，將有助于使生產(chǎn)出的產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)的生產(chǎn)標準和功能。

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各種類(lèi)型的微波射頻濾波器

所幸的是，對濾波器性能參數的某些重要基礎進(jìn)行快速重溫，可幫助工程師正確找出滿(mǎn)足特定應用的濾波器。開(kāi)始時(shí)如果選擇正確，則能節省時(shí)間和金   錢(qián)，在訂購這些必不可少的元件時(shí)就能確保價(jià)廉物美。
▼1.了解基本響應曲線(xiàn)
濾波器的基本響應曲線(xiàn)包括：帶通、低通、高通、帶阻、雙工器，每一個(gè)特定形狀都決定了哪些頻率可以通過(guò)，哪些不能通過(guò)。
無(wú)疑*常見(jiàn)的是帶通濾波器。所有工程師都知道，帶通濾波器允許兩個(gè)特定頻率之間的信號通過(guò)，對其它頻率的信號進(jìn)行抑制。例如聲表面波濾波器(SAW)、晶體濾波器、陶瓷和腔體濾波器。制造商都采用了用濾波器中心頻率兩邊0.5 dB、1 dB或3 dB衰減點(diǎn)定義通頻帶的方法。
▼2.包括所有必要的技術(shù)參數
經(jīng)常出現這一情況，工程師給出一個(gè)需要“一個(gè)100 MHz帶通濾波器”的簡(jiǎn)短要求，這一要求顯然信息量太少了。給出所有必要的信息從詳細給出所有頻率參數開(kāi)始，如：
中心頻率(Fo)： 通常定義為帶通濾波器(或帶阻濾波器)的兩個(gè)3 dB點(diǎn)之間的中點(diǎn)，一般用兩個(gè)3 dB點(diǎn)的算術(shù)平均來(lái)表示。
截止頻率(Fc)：為低通濾波器或高通濾波器的通帶到阻帶開(kāi)始的轉換點(diǎn)，該轉換點(diǎn)一般為3 dB點(diǎn)。
抑制頻率：信號衰減某些特定值或值的集合的特定頻率或頻率組。有時(shí)定義理想通帶之外的頻率區為抑制頻率或頻率組，所經(jīng)過(guò)的衰減稱(chēng)為抑制。
濾波器類(lèi)型決定了特定頻率。對帶通和帶阻濾波器，特定頻率為中心頻率。對低通和高通濾波器，特定頻率為截止頻率。
為了完整起見(jiàn)，工程師還應定義下列特性，如：
阻帶：濾波器不傳輸的特定頻率值之間的頻率帶。
隔離：雙工器中，考慮接收(Rx)通道時(shí)為抑制傳輸(Tx)頻率的能力，考慮傳輸(Tx)頻率時(shí)為抑制接收(Rx)頻率的能力，稱(chēng)為Rx/Tx隔離。隔離度越高，濾波器能夠將Rx信號與Tx信號隔離開(kāi)的能力就越強，反之亦然。其結果是傳輸和接收信號都更加干凈。
插入損耗(IL)：表示器件中  功率損耗的一個(gè)值，IL =10Log(Pl/Pin)，與頻率無(wú)關(guān)，其中Pl為負載功率，Pin為從發(fā)生器輸入的功率。
回波損耗(RL)：為濾波器性能的一種度量，表示濾波器輸入和輸出阻抗接近理想阻抗值的程度?；夭〒p耗定義為：RL = 10Log(Pr/Pin)，與頻率無(wú)關(guān)，其中Pr為反射回發(fā)生器的功率。

群延遲(GD)：群延遲表示器件相位線(xiàn)性的大小。由于相位延遲出現于濾波器的輸出端，了解這種相移隨頻率的變化是否為線(xiàn)性很重要。如果相移隨頻率非線(xiàn)性變化，輸出波形將發(fā)生畸變。群延遲定義為相移隨頻率變化的導數。因為線(xiàn)性函數的導數為常數，所以線(xiàn)性相移引起的群延遲為常數。
形狀因子(SF)： 濾波器的形狀因子通常為阻帶帶寬(BW)與3 dB帶寬的比值。它是濾波器邊緣的陡峭程度的一種量度。例如，如果40 dB帶寬為40 MHz，3 dB帶寬10 MHz，則形狀因子為40/10=4。
阻抗：以歐姆為單位的濾波器源阻抗(輸入)和端接阻抗(輸出)。一般情況下，輸入阻抗和輸出阻抗相同。
相對衰減：測到的*小衰減點(diǎn)處衰減與理想抑制點(diǎn)的衰減的差異。通常，相對衰減以dBc為單位表示。
紋波(Ar)：表示濾波器通頻帶平坦度的大小，一般以分貝表示。濾波器紋波的大小影響回波損耗。紋波越大，則回波損耗越嚴重，反之亦然。
抑制：同上。
工作溫度：濾波器設計的工作溫度范圍。
▼3.不要追求不切實(shí)際的濾波器特性
工程師有時(shí)會(huì )提出如下的要求：“我需要通頻帶為1，490～1，510 MHz，1，511 MHz處的抑制大小為70 dB?！边@一要求無(wú)法實(shí)現。實(shí)際上，抑制是逐漸變化的，不是90°急劇下降，更實(shí)際的參數為偏離中心頻率約10%。
另一個(gè)情況是要求濾波器例如“抑制1，960 MHz頻率以上的所有成分?！边@時(shí)，工程師必須意識到不可能衰減該抑制頻率直到無(wú)限高頻率之間的所有頻率。必須設置某些邊界。更現實(shí)的方法或許是，將通頻帶附近的特定抑制頻率衰減兩到三倍。
▼4.爭取實(shí)現合理的VSWR
常使用電壓駐波比(VSWR)表示濾波器的效率，為一比值，大小在1到無(wú)窮大之間，用來(lái)表示反射能量的大小。1表示所有能量都無(wú)損耗通過(guò)。大于1 的所有值都表示有部分能量被反射，即浪費了。
但是，在實(shí)際的電子電路中，1:1 的VSWR幾乎不可能達到。通常，比值1:5更實(shí)際一些。如果要求達到的值小于該值，則會(huì )降低效益成本比。
▼5.考慮功率處理能力
功率處理能力為以瓦為單位的額定平均功率，超過(guò)該值則濾波器性能會(huì )降低或者失效。此外還需要注意，濾波器的尺寸在某種程度上決定于其功率處理能力的要求。一般地，功率越大，則濾波器所占電路板面積越大。
▼6.同時(shí)、雙向通訊中的隔離因素
隔離是雙工器的一個(gè)特別重要的方面，從接收通道看時(shí)，隔離表示濾波器抑制傳輸頻率的能力，反之亦然。隔離越大，則兩者分得越開(kāi)，傳輸信號和接收信號就越干凈。
▼7.注意作出取舍
性能越高則成本越高。這正是為什么需要準確定義的原因，因為準確定義可以減少不需要的極端情況，因而能夠避免不必要的費用開(kāi)支。
除此之外，對其他因素也需要互相權衡。例如，抑制頻率與中心頻率越接近，則濾波器越復雜，這有時(shí)會(huì )造成插入損耗更大。
另外，濾波器性能越高通常使其占板面積越大。例如，從通頻帶到抑制的非常陡峭的轉變需要具備更多腔體和段數，使濾波器更復雜。但是如果電路板費用很重要，則性能有時(shí)必須有所削減。
▼8.尋找可以在各種要求之間作出平衡的制造商
雖然濾波器銷(xiāo)售商與濾波器性能的固有特性無(wú)關(guān)，但選擇濾波器銷(xiāo)售商時(shí)，還是需要像關(guān)注元件本身要求一樣對此予以關(guān)注。一個(gè)優(yōu)良而穩定的專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)濾波器的制造商，能時(shí)常生產(chǎn)出特定部件來(lái)彌補產(chǎn)品設計缺陷。