【技术】金航标解析关于滤波器（上）——滤波器的分类、定义和主要参数

时间： 2023-06-26 来源：金航标官网

代理服务

技术支持

批量订货

深圳市金航标电子有限公司，国家级高新技术企业，“中国卫星导航协会”、“中国信息产业商会”、“广东连接器协会”会员，获得发明专利和软件著作权多件。“Kinghelm”品牌产品有北斗GPS天线、微型射频转接器组件，电气数据连接器、端子接插件，及汽车线束、工业连接器、军用特种定制天线连接器组件三大系列产品。金航标骨干技术团队来自于清华大学和电子科大，在射频微波技术方面造诣深厚。本文由金航标kinghelm技术顾问张武军浅析关于滤波器，本文分为上下两部分。

射频技术应用越来越广泛，频谱资源非常宝贵，其中，短距离的无线/射频设备非常密集。现在大部分系统的基带信号是数字化的信号(所谓“信息”)。因此，当下的无线/射频产品中的器件，除了放大器，滤波器和开关也占很大比重。本文的滤波器讨论，无论基频BB、中频IF还是射频RF都是指模拟的或变为了模拟的信号，不涉及数字滤波器（数字滤波器实际上是数字信号处理DSP，DSP主要是“算法”）。

信号并非单一频率的标准正弦波（否则它不具备任何“信息”），一个信号是由一群不同振幅/频率/相位的分量组成，信号在被调制/解调/变换/变频/放大等过程中，离不开滤波器。

一、按滤波效果分类

低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器，陷波器（带阻滤波器）……总之，所谓滤波/陷波，就是按频率选择信号(分量)；或将不需要的信号或干扰抑制掉；或将本机产生的交调高次谐波主动抑制，防止干扰其他部件/设备/系统；或将高频与电源隔离；或多个信号共存时，分离流向……

二、按结构或材质分类

有：LC滤波器、介质滤波器、表声波滤波器/体声波滤波器、腔体滤波器….

三、一个典型的射频电路

1.1 滤波器定义

电子电路的作用总的来说就是对信号进行处理。无论是普通的低频电路还是射频微波电路，都大量使用滤波器。

低通滤波器（LPF：Low-pass filter）容许低频信号通过，但抑制高于门限频率的信号通过。

高通滤波器（HPF：high-pass filter）则相反，让某一门限频率以上的信号通过，而对该门限频率以下的信号大大抑制。

带通滤波器（BPF：band-pass filter）则是高通滤波器和低通滤波器的组合。

带阻滤波器/陷波器（band-stop/notch filter）是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带通滤波器的概念相对。

双工器（Duplexer) 它是一种天线共用部件。站天线角度看，双工器能把收发信号组合在一起，以便能使用单个天线，同一根天线上既有接收Rx信号，也有发射Tx信号；站射频设备角度看，双工器对接收RX信号和发射TX信号进行隔离分路。以下是双工器滤波示意图，低通带是上行信号，稍高的通带是下行信号。

1.2 滤波器的符号

1.3 滤波器的主要参数

中心频率（f₀-Center Frequency）：带通滤波器或带阻滤波器是在特定的频率区间，信号可以通过或不可以通过，因而这个区间有一个中心频率f₀，一般取f₀= (f1+f2)/2，f1、f2为带通或带阻滤波器的相对边界，即左/右边界点处，信号相对下降1dB或3dB。

通带带宽（BW -Bandwidth）：指带通/带阻滤波器的通/阻频率区间的频谱宽度，BW= (f2-f1)。f1、f2意义同上。

截止频率（fc -Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边界频点，或高通滤波器的通带左边界频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来定义边界。

插入损耗（IL -Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗（通带范围内也存在信号分量损耗）。IL=10Log(Pin/P_L)，其中P_L是负载功率。插入损耗(即S21)应尽可能低。

带内波动（Passband Ripple）：通带内插入损耗随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰值。该参数与滤波器通带中的频率响应有关，通常以dB表示。滤波器中的纹波大小会影响其回波损耗：纹波越大，回波损耗越大。

带内驻波比（SWR 或VSWR）：衡量滤波器通带内阻抗是否良好匹配信号是否良好传输的一项重要指标。如下图，由于存在回波反射，叠加后，驻波的幅度有起伏，也就是其幅度最大值和最小值之间的比率。

SWR =10Log [(Pin+Pr)/(Pin-Pr)]

回波损耗和驻波比有直接关联(此处不展开)。理想匹配SWR=1，正常状态下SWR>1。

回波损耗（RL-Return Loss）：回波损耗是衡量滤波器输入和输出阻抗与理想阻抗匹配程度的指标，是输入端口输入功率与负载端反射功率之比的分贝(dB)数，RL= -20Log10ρ，ρ为电压反射系数；或RL= -10Log（Pr/Pin），其中Pr是反射回输入信号源的功率。回波损耗值(即S11)越高，表示阻抗匹配越好，输入功率被负载端口全部吸收时回波损耗为无穷大。

阻带抑制/衰减（Rejection/attenuation）：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标，也即滤波器对通带外信号的衰减程度(单位为dB)。该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。

功率容量（Power Handling）：这是射频输入功率极限，超过该功率，滤波器的性能可能会下降或失效，单位为瓦特(W)。它通常是指连续波(CW)功率值，即取10个连续波的的平均功率。

隔离度（Isolation）。天线共用器或双工器在不影响接收(Rx)频率的情况下抑制发射(Tx)频率的能力，以及在不影响发射(Tx)频率的条件下抑制接收(Rx)频率的能力。这个被称为Rx/Tx隔离度，隔离度越大，滤波器将Rx与Tx隔离得越有效，反之亦然。较高的隔离度使得发射和接收信号更干净。

Q值（Q Factor）：中心频率与带通滤波器带宽的比值，即Q=f₀/BW

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由叫我大表哥吧转载自金航标官网，原文标题为:金航标技术顾问张武军浅析——关于滤波器（上），本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

射频芯片的工作原理详细解析

射频芯片是一种集成电路，专门用于处理射频信号。它们可以在无线通信设备、雷达系统、遥感技术等领域中发挥作用。这些芯片通常包含放大器、混频器、滤波器、发射器和接收器等模块，用于处理高频信号。通过调制、解调、放大和过滤等功能，射频芯片能够实现信号的传输、接收和处理。文章介绍了射频芯片的工作原理以及产业链。

2024-07-21 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

SMA射频同轴连接器简介

SMA连接器是一种广泛应用的半精度超小型射频和微波连接器，特别适合用于频率高达18GHz及更高的电子系统中的射频连接。SMA连接器有多种类型，包括公头、母头、直头、直角和隔板配件等，能够满足各种需求。其超小尺寸使得它即使在相对较小的电子设备中也能被广泛使用。

2024-09-26 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

【技术】金航标解析关于滤波器（下）——滤波器的分类及其工艺流程

滤波器分类： LC滤波器 (Passive Filter)、表声波滤波器 (Surface Acoustic Wave filter--SAW filter)体声波滤波器 (Bulk Acoustic Wave filter--BAW filter)、介质滤波器 (Dielectric Filter)、腔体滤波器 (Cavity Filter)。

2023-06-26 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

北斗系统在多领域的创新应用与实践

金航标电子公司专注于微波和射频领域的技术应用，开发了北斗GPS天线连接器射频端子接插件等产品，为车载导航定位系统提供支持。北斗系统的应用场景日益广泛，推动了相关产业的成长。北斗系统BDS和应用，是国家战略型产业，其中北斗导航定位芯片和金航标的高端高精度天线是北斗战略的核心组成部分，本文将介绍北斗BDS导航定位和在此基础上发展起来的各种应用场景。

2024-09-06 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

滤波器的主要功能和用途

滤波器是一种用于处理信号的电路或系统，其核心功能是通过放大、衰减或整形来选择性地操纵信号频率，以满足特定的应用要求。滤波器在现代电子通信、音频处理、视频处理、电源管理、传感器信号处理等各个领域发挥着不可或缺的作用。

2024-06-03 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

射频前端芯片的应用场景概览

射频前端芯片是一种集成电路，用于处理无线通信系统中的射频信号。它通常包括放大器、滤波器、混频器、振荡器和其他相关组件，这些部件协同工作，以确保信号的接收、传输和处理的质量和效率。本文介绍了常见的射频前端芯片应用领域。

2024-09-24 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

微波组件：小型化与轻量化的发展趋势

微波组件行业作为信息传输的关键媒介，在军事和民用领域均有广泛应用。该行业目前处于快速发展阶段，特别是在军民融合、5G通信技术推进以及国产替代加速的背景下，市场需求持续增长。行业内竞争格局分散，以大型央企为主导，但也面临人才、技术和资质方面的高壁垒。未来，随着军费的稳健增长和射频器件技术的不断进步，微波组件行业预计将持续扩张，尤其是在军用信息化装备和民用5G基站建设方面。

2024-09-12 - 行业资讯代理服务技术支持批量订货

射频电路阻抗匹配基础知识概述

本文为射频工程师提供了一个关于阻抗匹配基础知识的简明概览，旨在帮助读者在实验室中更自信地处理射频匹配任务。文中介绍了输入和输出端口的阻抗概念，以及如何实现从源到负载的最佳功率传输。通过归一化阻抗和使用史密斯圆图，文章简化了阻抗匹配的过程，并指出了使用集总元件进行阻抗匹配的方法。最后，文章展示了如何在史密斯圆图中定位不同类型的阻抗，以便进行有效的匹配。

2024-08-08 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

车载射频前端面临的挑战与前景分析

本文主要为金航标有关于汽车市场射频前端目前应对的挑战和前景的资讯分享。

2024-09-20 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

【产品】内部集成L、S、B3高精度天线的一线通外置天线KH658，广泛用于高精度室外定位导航场合

金航标KH658一线通外置天线，与北斗终端配合可实现北斗短报文通信、位置报告、导航等功能。内集成L、S、B3高精度天线，广泛用于高精度室外定位导航场合；内置低噪声放大模块，采用滤波器滤除干扰信号，保证在恶劣电磁环境下正常工作。

2022-09-14 - 产品代理服务技术支持批量订货

金航标电子深耕射频和微波技术，邀通信专家张武军为公司员工做射频和微波技术培训

金航标电子一直深耕射频和微波技术，不断研发生产天线连接器新产品。近日，邀请了深圳市通信电子与信息化专家、深圳市金航标电子有限公司技术顾问张武军先生莅临公司总部进行射频和微波技术知识培训，旨在增强公司销售团队专业知识储备。从最初推出天线产品，现在产品拓展到板与线的各种连接器、板端座子、接插件、信号开关系列；及汽车摩托车线束，工业、医疗、科研用特种线材，非标定制品等三大系列。

2024-02-23 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货