是(shi)(shi)由電容、電感和電阻組(zu)成(cheng)的濾波電路。濾波器(qi)可以(yi)(yi)對電源(yuan)線中特定頻(pin)率的頻(pin)點(dian)或(huo)該頻(pin)點(dian)以(yi)(yi)外(wai)的頻(pin)率進(jin)行有效濾除(chu)，得到一(yi)個(ge)特定頻(pin)率的電源(yuan)信號(hao)，或(huo)消除(chu)一(yi)個(ge)特定頻(pin)率后(hou)的電源(yuan)信號(hao)。濾波器(qi)是(shi)(shi)系統(tong)中必(bi)不可少的關鍵部件之一，主(zhu)要(yao)(yao)是用(yong)來作頻率(lv)選(xuan)擇----讓(rang)需要(yao)(yao)的頻率(lv)信(xin)號通(tong)過而反射不需要(yao)(yao)的干擾頻率(lv)信(xin)號。

經典的濾波器應用實(shi)例是接收機(ji)或發(fa)射機(ji)前(qian)端，如圖1、圖2所(suo)示：

從(cong)圖1中可(ke)以看(kan)到，濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)廣泛應(ying)用在(zai)接收機中的(de)射頻(pin)、中頻(pin)以及基帶部(bu)分(fen)(fen)。雖然(ran)對這(zhe)數字技(ji)術的(de)發展，采用數字濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)有(you)取(qu)代(dai)基帶部(bu)分(fen)(fen)甚至中頻(pin)部(bu)分(fen)(fen)的(de)模擬濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)，但射頻(pin)部(bu)分(fen)(fen)的(de)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)任然(ran)不可(ke)替(ti)代(dai)。因此，濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)是射頻(pin)系(xi)統中必不可(ke)少的(de)關鍵性部(bu)件之一。

濾波(bo)器的(de)分類有很(hen)多種(zhong)方(fang)法。例如(ru)：

按(an)頻率(lv)選擇的(de)特性(xing)可以分(fen)為：低通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻濾波器等(deng)；

按(an)實現方式可(ke)以分(fen)為：LC濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、聲表(biao)面(mian)波/體聲波濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、螺旋(xuan)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、介質濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、腔(qiang)體濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、高(gao)溫(wen)超導濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)、平面(mian)結構(gou)濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)(qi)。

按不同的(de)頻(pin)率響應函數(shu)(shu)可以分為(wei)：切(qie)比雪夫、廣義切(qie)比雪夫、巴(ba)特沃斯(si)、高斯(si)、貝塞(sai)爾(er)函數(shu)(shu)、橢圓函數(shu)(shu)等。

對于不(bu)(bu)同(tong)的濾波器分(fen)類，主要(yao)是從不(bu)(bu)同(tong)的濾波器特(te)性需求來描(miao)述濾波器的不(bu)(bu)同(tong)特(te)征。

濾波器(qi)的(de)這(zhe)種眾(zhong)多(duo)(duo)分類方法所描(miao)述的(de)濾波器(qi)不(bu)同(tong)的(de)眾(zhong)多(duo)(duo)特征，集(ji)中(zhong)(zhong)體現出了實(shi)際(ji)工程(cheng)應(ying)用中(zhong)(zhong)對濾波器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)是需(xu)要綜(zong)(zong)合(he)考量的(de)，也就是說對于用戶需(xu)求(qiu)來做設計(ji)時，需(xu)要綜(zong)(zong)合(he)考慮用戶需(xu)求(qiu)。

濾波器選(xuan)擇時，首(shou)先需(xu)要確定的就(jiu)是應該(gai)使(shi)用(yong)低通(tong)、高通(tong)、帶(dai)通(tong)還是帶(dai)阻的濾波器。

下面首(shou)先介紹(shao)一下按(an)頻(pin)率(lv)選(xuan)擇的(de)特性分類的(de)高通、低(di)通、帶通以及帶阻(zu)的(de)頻(pin)率(lv)響應特性及其(qi)作用。

巴特沃斯切比雪夫帶通濾波器

巴特沃斯(si)切(qie)比雪夫高通(tong)濾(lv)波器

最常用的濾波(bo)器(qi)是低通(tong)跟帶通(tong)。低通(tong)在混頻(pin)器(qi)部分的鏡(jing)像抑制(zhi)(zhi)、頻(pin)率(lv)源部分的諧波(bo)抑制(zhi)(zhi)等有廣泛(fan)(fan)應用。帶通(tong)在接收機(ji)(ji)前端信號選擇、發射機(ji)(ji)功(gong)放后雜散抑制(zhi)(zhi)、頻(pin)率(lv)源雜散抑制(zhi)(zhi)等方(fang)面廣泛(fan)(fan)使用。

濾波器在(zai)微波射頻系統(tong)中(zhong)廣(guang)泛(fan)應用，作為一功能性部(bu)件，必然有(you)其(qi)對(dui)應的(de)電性能指標用于(yu)描述系統(tong)對(dui)該部(bu)件的(de)性能需求(qiu)。

對(dui)應(ying)不(bu)同的應(ying)用場合，對(dui)濾波(bo)器某些電器性能(neng)特性有不(bu)同的要求。

描述濾(lv)波器電性能技(ji)術指標有：

• 階數（級數）
• 絕(jue)對(dui)帶寬/相(xiang)對(dui)帶寬
• 截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)
• 駐波(bo)
• 帶(dai)外抑制
• 紋波
• 損耗
• 通帶平坦度(du)
• 相位線性度
• 絕對群(qun)時(shi)延
• 群時延(yan)波(bo)動
• 功率(lv)容量
• 相(xiang)位一致(zhi)性
• 幅度一致性
• 工作溫(wen)度范(fan)圍(wei)

下面對濾(lv)波器這些電性能指(zhi)標作(zuo)逐一解釋(shi)。

階(jie)數（級數）：對于(yu)高通和(he)(he)低通濾波(bo)器(qi)來講(jiang)，階(jie)數就是(shi)濾波(bo)器(qi)中電(dian)容、電(dian)感的(de)(de)個(ge)數總和(he)(he)。對于(yu)帶通濾波(bo)器(qi)來講(jiang)，階(jie)數是(shi)并聯(lian)諧(xie)振(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)總數；對于(yu)帶阻濾波(bo)器(qi)來講(jiang)，階(jie)數是(shi)串聯(lian)諧(xie)振(zhen)(zhen)器(qi)與(yu)并聯(lian)諧(xie)振(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)總數。

絕對(dui)帶寬(kuan)(kuan)/相對(dui)帶寬(kuan)(kuan)：該指標(biao)通(tong)常用于帶通(tong)濾(lv)波器，表(biao)征可以(yi)通(tong)過濾(lv)波器的信號頻(pin)率(lv)范圍，體(ti)現濾(lv)波器的頻(pin)率(lv)選擇。相對(dui)帶寬(kuan)(kuan)是絕對(dui)帶寬(kuan)(kuan)與中(zhong)心(xin)頻(pin)率(lv)的百分比。

五(wu)階高通濾波器

截(jie)(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)：截(jie)(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)通(tong)(tong)常用于(yu)高通(tong)(tong)跟低通(tong)(tong)濾波(bo)器(qi)。對于(yu)低通(tong)(tong)濾波(bo)器(qi)截(jie)(jie)止(zhi)表征(zheng)濾波(bo)器(qi)最(zui)高能通(tong)(tong)過的頻(pin)率(lv)范(fan)圍；對于(yu)高通(tong)(tong)濾波(bo)器(qi)，截(jie)(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)表征(zheng)濾波(bo)器(qi)最(zui)低能通(tong)(tong)過的頻(pin)率(lv)范(fan)圍。

駐(zhu)波：即矢網測得的(de)S11，表示濾波器端口阻抗與系統所需(xu)阻抗的(de)匹配(pei)程度。表示輸入(ru)信號有(you)多少未能進入(ru)濾波器而被反射(she)回輸入(ru)端。

九階(jie)低通濾波器仿真曲線

損(sun)耗(hao)(hao)：損(sun)耗(hao)(hao)表示信號(hao)通過濾波器后損(sun)失的能量，也(ye)就是濾波器消耗(hao)(hao)的能量。

通帶平坦(tan)度：濾(lv)波(bo)器通帶范圍(wei)內損(sun)耗(hao)(hao)最大值與損(sun)耗(hao)(hao)最小值之差的絕對(dui)值。表(biao)征濾(lv)波(bo)器對(dui)不同(tong)頻率(lv)信號的能量消耗(hao)(hao)的區別(bie)。

帶外抑制：濾波(bo)器(qi)(qi)通(tong)帶頻率范圍以外的(de)“衰減(jian)量(liang)”。表征(zheng)濾波(bo)器(qi)(qi)對不需要的(de)頻率信(xin)號的(de)選擇(ze)能力。

紋波(bo)(bo)(bo)：濾波(bo)(bo)(bo)器通帶內S21曲線起(qi)伏(fu)的波(bo)(bo)(bo)峰與波(bo)(bo)(bo)谷之間的差(cha)值。

相位線性度：濾波(bo)器通帶頻率(lv)范圍(wei)內相位與一條與中心頻率(lv)時(shi)延相等(deng)的(de)傳輸線之間的(de)相位差值。表征(zheng)濾波(bo)器的(de)色散特性。

絕對群時延：濾波(bo)器通帶范圍內信號(hao)從輸入端口傳(chuan)輸至輸出端口所(suo)用的(de)時間。

群(qun)時延(yan)(yan)波動：濾(lv)(lv)波器通帶范圍內絕對(dui)群(qun)時延(yan)(yan)最大值與最小(xiao)值之差。表(biao)征濾(lv)(lv)波器的色散特性。

功(gong)率(lv)(lv)容量：可(ke)以輸(shu)入(ru)濾波器(qi)的(de)通帶(dai)信號(hao)的(de)最大(da)功(gong)率(lv)(lv)。

相位(wei)一致性(xing)：同(tong)一指標同(tong)一批次不同(tong)濾波器之(zhi)(zhi)間的(de)(de)傳輸信號相位(wei)的(de)(de)差值。表(biao)征批次濾波器之(zhi)(zhi)間的(de)(de)差別（一致性(xing)）。

幅度一致(zhi)性：同一指標同一批次不(bu)同濾(lv)波器(qi)之間的(de)傳輸信號損(sun)耗的(de)差值(zhi)。表征批次濾(lv)波器(qi)之間的(de)差別（一致(zhi)性）。

相(xiang)位線性(xing)度：濾波器通帶頻(pin)率范圍內相(xiang)位與一(yi)條與中心(xin)頻(pin)率時延(yan)相(xiang)等的傳輸線之間(jian)的相(xiang)位差(cha)值。表征濾波器的色散特性(xing)。

絕對群時延：濾波器通帶范圍內信號從輸入端(duan)口傳輸至輸出端(duan)口所(suo)用的時間。

群時(shi)延波動(dong)：濾波器(qi)(qi)通帶范圍內(nei)絕對(dui)群時(shi)延最(zui)大值(zhi)與最(zui)小值(zhi)之差(cha)。表(biao)征濾波器(qi)(qi)的色散特性。

功(gong)率(lv)(lv)容(rong)量：可(ke)以(yi)輸入(ru)濾波器的(de)(de)通帶信號的(de)(de)最(zui)大功(gong)率(lv)(lv)。

相位(wei)一致性：同(tong)一指標同(tong)一批(pi)次不同(tong)濾波器之(zhi)間的傳(chuan)輸信(xin)號相位(wei)的差值。表征批(pi)次濾波器之(zhi)間的差別（一致性）。

幅度一(yi)(yi)致性：同(tong)一(yi)(yi)指標同(tong)一(yi)(yi)批(pi)次不同(tong)濾波器之間(jian)(jian)的傳輸信(xin)號(hao)損耗的差值。表征批(pi)次濾波器之間(jian)(jian)的差別（一(yi)(yi)致性）。

聲表面波/體聲波濾波器

聲(sheng)(sheng)表采(cai)用(yong)將電能(neng)轉換為表面(mian)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)方式，利用(yong)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)共(gong)振效應實現的(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)。該聲(sheng)(sheng)表面(mian)波(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)器的(de)(de)(de)特點是(shi)體(ti)積非(fei)常小(xiao)，Q值相(xiang)對LC高，采(cai)用(yong)半導體(ti)工(gong)藝適(shi)合(he)批量(liang)生產。一只(zhi)800MHz左右的(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)(bo)器體(ti)積大(da)概只(zhi)有一個0805電容(rong)大(da)小(xiao)。其缺點是(shi)功率容(rong)量(liang)小(xiao)，不適(shi)合(he)小(xiao)批量(liang)定制產品，研發(fa)(fa)周期(qi)長，研發(fa)(fa)成本高。

聲表濾波器通常應用在(zai)終(zhong)端消費(fei)電子(zi)產品中。

螺旋濾(lv)波(bo)器：螺旋濾(lv)波(bo)器是一種半集總(zong)參(can)數(shu)的(de)濾(lv)波(bo)器，其采用放(fang)置(zhi)在(zai)空腔內的(de)螺旋電感的(de)自諧振(zhen)來實現諧振(zhen)器，通(tong)過相鄰諧振(zhen)器的(de)空間磁(ci)場實現耦合。

其優點是：體(ti)積較(jiao)腔體(ti)小，Q值、功率容量較(jiao)LC高。其缺點是：較(jiao)難實現(xian)寬帶，高頻部分(fen)電感不(bu)易實現(xian)。

螺旋濾波器通常(chang)用在500MHz以下20%相對帶寬，100W平均(jun)功率，對插損有一定要(yao)求的(de)場(chang)合。

紋波(bo)：濾波(bo)器通帶內S21曲線起伏的(de)波(bo)峰與波(bo)谷(gu)之間的(de)差值。

介(jie)質(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)：介(jie)質(zhi)濾(lv)波(bo)器(qi)是采用介(jie)質(zhi)填充的(de)四分之一(yi)波(bo)長短路線或者二分之一(yi)開路線實(shi)現的(de)半集總濾(lv)波(bo)器(qi)。其優點是Q值較(jiao)LC高，可以實(shi)現較(jiao)LC濾(lv)波(bo)器(qi)頻率高的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)。其缺(que)點是寄生較(jiao)近，諧振器(qi)需(xu)要(yao)定制。

交(jiao)指(zhi)(zhi)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器最大的特點是可以實現寬(kuan)(kuan)帶，如果(guo)采用(yong)冗(rong)余諧振桿，考慮到(dao)機加(jia)可是線性，其(qi)(qi)相對帶寬(kuan)(kuan)通常(chang)(chang)可以寬(kuan)(kuan)達(da)60%。同(tong)時在K波(bo)(bo)(bo)段時，寬(kuan)(kuan)帶的梳狀(zhuang)(zhuang)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器機加(jia)基本(ben)無(wu)法加(jia)工并且(qie)調試(shi)螺釘(ding)無(wu)法放置，因此(ci)在該條件下(xia)通常(chang)(chang)采用(yong)交(jiao)指(zhi)(zhi)結(jie)構。交(jiao)指(zhi)(zhi)結(jie)構與梳狀(zhuang)(zhuang)相比其(qi)(qi)寄(ji)生(sheng)通帶較(jiao)近，通常(chang)(chang)其(qi)(qi)寄(ji)生(sheng)通帶在1.8F0左右(you)。同(tong)體積下(xia)，交(jiao)指(zhi)(zhi)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器較(jiao)梳狀(zhuang)(zhuang)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器功率容量大。

濾波器是無線通訊(xun)系統必不可少的(de)關(guan)鍵(jian)性部件(jian)。濾(lv)波(bo)器種類繁多，各種濾(lv)波(bo)器具有(you)不同的性能(neng)特(te)點(dian)，因此在濾(lv)波(bo)器選擇時，通常(chang)需(xu)要綜合考慮(lv)客戶(hu)的實(shi)際使用(yong)環境以(yi)及客戶(hu)性能(neng)需(xu)求才能(neng)做出正確、有(you)效、可(ke)靠(kao)的選擇。

在客戶(hu)對濾波器指(zhi)標概念比較模(mo)糊時(shi)，通常需要詢問客戶(hu)體(ti)積、損耗、帶外需要抑(yi)制(zhi)的(de)(de)頻率以及抑(yi)制(zhi)度(du)、功率容量(liang)等(deng)。根據(ju)這(zhe)幾(ji)個簡單的(de)(de)指(zhi)標要求(qiu)基本可以判斷出濾波器種類。

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