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挑选微波滤波器的考虑要素

  微波滤波器搭建起来很简单,但理解起来比较复杂。它们在系统中完成一个基本的功能:阻止某些信号,通过其它信号。但可以用许多不同的方式实现这种功能,而且有许多不同的副作用,例如系统幅度和相位响应失真等

  微波滤波器建立起来很简单,但了解起来比较复杂。它们在体系中完结一个根本的功用:阻挠某些信号,经过其它信号。但能够用许多不同的办法完成这种功用,并且有许多不同的副作用,例如体系起伏和相位呼应失真等。因而在挑选滤波器之前,了解它们之间的差异很有协助。

  滤波器有各种装备:低通、高通、带通和带阻或频带按捺滤波器。好像姓名的意义那样,低通滤波器对截止点以下信号的衰减最小,一起按捺截止点以上的信号。高通滤波器与此相反。带通滤波器在环绕中心频率的通带内有最小的衰减,对通带以上和以下信号有很高的按捺。带阻滤波器与此相反,阻挠环绕中心频率的窄带宽内的信号,答应一切其它信号经过。此外,具有不同频率规模的一对带通滤波器能够组合起来构成双路器(diplexer),或将三个带通滤波器组合起来构成三路器(triplexer),而低通和高通滤波器能够组合构成双工器。

  抱负情况下,滤波器对规划要经过的信号的衰减应为0dB,对规划需求按捺的信号的衰减应无穷大。在实践运用中,电介质基板资料、导体、无源器材和衔接器都会构成损耗和非抱负的滤波器行为。因而针对指定运用挑选哪种滤波器需求考虑许多要素。

  滤波器呼应类型包含巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔和椭圆形滤波器,每种滤波器都有不同的呼应曲线,合适特定的运用场合。例如,巴特沃斯滤波器为了最大极限在确保通带内起伏改变最小,献身了从通带到阻带的峻峭过渡。切比雪夫滤波器从通带到阻带的过渡十分峻峭,是一种具有高品质因数(高Q)的滤波器,但在起伏平整度和通带插损方面有必定的退让。贝塞尔滤波器有很好的起伏和瞬态呼应,但献身了阻带衰减目标。因而贝塞尔滤波器公认具有线性相位特性,在整个通带内具有平整的群时延。椭圆形滤波器从通带到阻带的改变也很峻峭,价值是通带起伏动摇和通带群时延改变较大。

  不同类型滤波器的功能水平能够经过一起的一组目标进行比较,包含插损、按捺、VSWR和电源处理才能。插损与滤波器通带内的信号有关,是指输出信号与输出信号起伏之间的差异(单位dB)。如前所述,抱负的通带插损应为0dB,但实践数据较高,一般在1dB以上,详细取决于信号频率和滤波器类型。

  滤波器的阻带是指一段频率规模,在这个频率规模内需求将信号衰减必定的值。这个衰减值或许是20dB或更高,取决于滤波器制作商怎么表征他们的滤波器。关于某个指定运用,按捺程度至少应将无用信号的起伏降低到满足小,例如低于同一体系中接收器前端的灵敏度。在一些滤波器类型中,阻带按捺值或许为80dB或更高。

  滤波器的截止频率将通带和阻带清晰分隔开来。截止频率被界说为插损(或按捺)等于3dB或半功率点的频率。低通或高通滤波器都只要一个截止频率。带通或带阻滤波器则有两个截止频率,在带通滤波器中坐落通带之上和之下,在带阻滤波器中坐落阻带或陷带两头。此外,对带通滤波器而言,中心频率一般是低端截止频率和高端截止频率的几许平均值。例如,某个带通滤波器的低端截止频率是2400MHz,高端截止频率是2500MHz,那么其中心频率将是2450MHz,3dB带宽为100MHz。

  滤波器的电压驻波比(VSWR)是衡量滤波器与它地点体系的特征阻抗匹配程度的一个目标。滤波器某个端口的VSWR是当别的一个端口准确匹配体系特征阻抗(高频体系中一般为50Ω)时从该端口看进去的阻抗。因而,一个滤波器的目标一般一起包含输入VSWR和输出VSWR的典型值和最大值,别离代表滤波器与它所衔接的源和负载阻抗的匹配程度。VSWR用与1的份额值表明,如1.50:1,但也能够表明为滤波器的反射损耗(单位dB)。假如一个滤波器在通带和阻带上都出现阻抗匹配,那么这个滤波器就被认为是吸收型滤波器,当只在通带上做到阻抗匹配时,这个滤波器被认为是反射型滤波器。后一种滤波器在阻带上有较高的VSWR,如20.0:1或更高。滤波器的电源处理才能一般与滤波器的物理尺度、作业频率规模、滤波器技能、基板资料类型、封装类型、资料的散热极限有关。最大功率极限也是信号类型(如接连波(CW)或脉冲信号)以及该信号运用的调制类型的一个函数。

  许多公司都供给有关滤波器标准书上写的那些简明参阅资料的可下载白皮书或运用笔记,包含Anatech Electronics公司的《怎么标准射频和微波滤波器》,该文对不同滤波器类型进行了行之有效的概述;相同这家公司的《集总元件(LC)滤波器》,该文对这些盛行的射频滤波器进行了回忆;Mini-Circuits公司的运用笔记《滤波器:介绍、术语界说、问答》,这个运用笔记介绍了滤波器技能目标的意义,并供给了依据该公司紧凑型滤波器的一些运用比如。

滤波器类型有许多种,包含坐落低频和高频的固定和可调类型,例如依据分立电感(L)和电容(C)的集总元件滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、腔体滤波器、声表面波(SAW)滤波器、体声波(BAW)滤波器、薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器、微机电体系(MEMS)滤波器乃至有源的半导体可调滤波器。集总元件或LC滤波器一般作业于频率约3GHz以下的运用。这些滤波器的尺度取决于作业频率和LC元件的尺度。

  螺旋式滤波器由一系列磁性耦合腔体组成,也归于LC滤波器,相同受限于仅通带格局下的约3GHz频率。尽管比传统的LC滤波器具有更峻峭的呼应,但输入功率受限于约5W。

  陶瓷滤波器是在很薄的陶瓷基板上制作的,运用分立型或集成式元件组成谐振电路。依据陶瓷基板的介电常数。陶瓷滤波器能够做得特别小,介电常数越高的资料能够做出越小的滤波器。运用批量生产办法能够使本钱做得很低,也能把尺度做小。陶瓷滤波器作业频率受限于约6GHz,功率电平受限于约5W,但十分合适做成要求小尺度的带通和带阻滤波器。腔体滤波器能够处理高达约500W的功率电平,并具有杰出的插损功能。腔体滤波器的作业频率能够高达约30GHz。与LC和陶瓷滤波器比较,它们的体积较大,价格也较贵,由于它们一般是从铝块加工而成的。

  SAW、BAW和FBAR滤波器选用半导体制作技能制作,运用光蚀刻工艺发生精密图画,而MEMS滤波器选用这些工艺构成三维结构。一切这些滤波器都能够小至2x2mm,尽管在电源处理才能方面有所约束。SAW、BAW和FBAR滤波器一般用于蜂窝通讯手机,作业频率最高约为3GHz。MEMS滤波器的作业频率有或许做到18GHz以上。

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