【技术】解析滤波器的形状因子和选择性
理想滤波器在其通带中有单位增益(0dB),在其阻带中增益为零(-∞dB)。在通带和阻带之间不会有不确定性,并且会渐近地从0dB过渡到-∞dB。它只会通过所需的频率,而不会从信号中增加或减少任何东西,就像一个非常离散和挑剔的管家一样,我们看不到它——只看到它对频率的完美管理。本文中KNOWLES将为大家介绍滤波器的形状因子和选择性。
遗憾的是,我们无法在现实世界中拥有完美的滤波器,因此我们做出妥协让步并接受了通带中的一些非单位增益(插入损耗和通带纹波)和阻带中的非零增益(有限的阻带衰减和阻带纹波)。此外,还需要理解和管理通带到阻带的过渡部分。对于给定的应用实例,这个过渡带可以是滤波器有实用意义的定义特征,并使用术语形状因子和选择性来讨论。
滤波器形状因子
通常形状因子的定义如图3所示(图3显示了仅添加过渡带的理想滤波器)和公式1
对于过渡频带特性,我们通常关心的是通带和阻带之间滚降的形状或陡度。通常形状因子的定义如图3所示(图3显示了仅添加过渡带的理想滤波器)和公式1。它被定义为两个级别的衰减,通常被认为是3dB衰减(通带)和给定的阻带衰减之间的比值。例如,我们可以用3dB定义通带,用60dB定义阻带,然后用公式1计算形状因子。理想的滤波器应该有一个统一的形状因子,但在物理上无法实现的情况下,我们会寻求最小的形状因子。作为参考,简单的RLC滤波器的形状因子可能在~3范围内,SAW滤波器的形状因子在~1.5范围内。
选择性
形状因子是相关术语选择性的一个常用品质因数。对于射频滤波器,选择性告诉我们过渡带将使用多少总带宽。过渡带越小,任何必要的保护带就越小,这样浪费的带宽就越少。选择性也是根据滤波器裙边的陡峭程度来讨论的,并且通常用给定偏移量的通带有多少dB的衰减值来表征。在这一点上,我们可以开始了解滤波器选择性在其适用于给定应用时是如何成为关键规范的,因为通常系统的传输和接收特性不仅是根据通带中的插入损耗给出的,而且是根据阻带中明确规定的衰减要求给出的。
滤波器的选择性既与滤波器的Q因子密切相关,也与滤波器的复杂度(就顺序而言)密切相关。
Q因子和选择性
滤波器的Q因子可以定义为
当我们减少滤波器带宽Q值的增加量时,滤波器裙边变得更陡峭,我们的滤波器变得更有选择性。带通滤波器的选择性随着Q值的增加而增加。
滤波器的顺序和选择性
滤波器设计中使用的谐振器的数量(n)定义了滤波器的阶数。
一般来说,我们可以用更高阶的滤波器设计更陡的裙边(“更陡峭的滤波器”),但代价是增加插入损耗和滤波器尺寸。
使用固有的高Q值滤波器技术有利于高选择性设计,因为Q值(以及随之而来的低插入损耗)可以与达到给定选择性目标所需的设计顺序相平衡。这就是为什么声波滤波器(例如SAW和BAW)在2GHz以下的频率上如此受欢迎——在这些频率上,在一个小封装中具有的声波的物理特性会导致非常高的Q值,因此在SAW和BAW表现良好的频率下具有优异的选择性。
接收机的选择性
在系统应用中,选择性是接收机区分不同频率信号的能力。
选择性通常表示为一个以dB为单位的比值,它将接收到的信号强度与不同频率的类似信号的强度进行比较。根据其他(不需要的)信号相对于想得到的信号的位置,以及正在讨论的标准类型,选择性可以理解为邻道抑制(ACR),邻道抑制(ACS),带内阻塞和带外阻塞。
接收机中对选择性的需求和可用滤波器的传输能力会强烈影响接收机结构。在接收机的射频级使用合适的滤波器可以获得选择性,但如果射频滤波器不能满足带宽和阻带衰减要求,另一种选择是对信号进行变换使频率变低,在中频级实现高选择性,例如在超外差接收机中那样。然而,这种方法需要图像抑制滤波器——因此,在射频中实现合理水平的选择性可以简化对体系结构的选择。事实上,接近于天线的足够高的选择性可以显著简化后级电子线路的调制解调部分。
在这篇关于形状因子和选择性的简短介绍中,我们已经看到了在现实世界中为什么需要量化滤波器偏离理想状态的情况,并且在过渡带中,常用的工具是形状因子和选择性。我们已经谈到了谐振器Q值和滤波器阶数(设计中谐振器的数量)如何影响过渡带中的滤波器性能。我们已经了解了选择性的概念如何扩展到影响接收器的性能和结构的复杂性,以及按照ACR和ACS等系统级技术指标来确定其性能如何。
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
Knowles使用稳定的高Q值陶瓷来开发体积小、选择性高的陶瓷腔体低损耗带通滤波器
Knowles使用稳定的高Q值陶瓷来开发体积小、选择性高的陶瓷腔体低损耗带通滤波器。典型陶瓷腔体滤波器比使用波导技术设计的滤波器小30倍。通过多端口实现,Knowles可以创建一个非常小、稳定的滤波器,具有宽阻带性能,没有杂散模式。
原厂动态 发布时间 : 2023-02-07
【技术】Knowles带您一文读懂微带滤波器
楼氏电容自2020年收购IMC以来,进一步拓展了射频和微波滤波解决方案相关产品系列。在此期间,楼氏电容还就最受市场欢迎的滤波器类型之一——微带滤波器进行了持续创新,并拓展了相关产品系列。本文Knowles将带您一文读懂微带滤波器
技术探讨 发布时间 : 2023-03-10
楼氏电容为高超音速导弹提供高性能、高可靠性的射频滤波元件,可承受温度超过230℃
楼氏电容(KPD)致力于为最极端的条件和最具挑战性的应用创造特殊的元件。例如,我们为在地表以下、温度超过230℃的环境中工作的电子组件提供元件;为很多火星任务提供高性能、高可靠性的射频滤波元件;为重返大气层的飞行器制造元件,确保这些飞行器能在着陆器抵达地表前的 “恐怖七分钟”中生存。
原厂动态 发布时间 : 2023-06-01
Filter Type SFSWR Solder Mount Hermetic EMI Filter (3.25mm Body Diameter, Glass Hermetic Sealed Bottom End) Datasheet
型号- SFSWR5000331MC0,SFSWR5000102MX0,SFSWR5000221MC0,SFSWR5000100ZC0,SFSWR5000472MX0,SFSWR5000682MX0,SFSWR5000471MC0,SFSWR,SFSWR5000103MX0,SFSWR5000680ZC0,TYPE SFSWR,SFSWR5000681MX0,SFSWR5000330ZC0,SFSWR5000222MX0,SFSWR5000151MC0,SFSWR5000101MC0,SFSWR2000223MX0,SFSWR1000333MX0,SFSWR5000220ZC0,SFSWR5000332MX0,SFSWR2000153MX0,SFSWR1000223MX0,SFSWR5000470ZC0,SFSWR5000152MX0
【应用】楼氏低通滤波器L254XF3S用于TR模块,通频带DC-25.4GHz,带外抑制高至55dB
为设备不被其他频段干扰,可在TR模块中使用低通滤波器。推荐Knowles的L254XF3S,优势:滤除杂波,提高抗干扰能力;通频带DC-25.4GHz,带宽25.4GHz;带外抑制最高可达55dB;焊接表面贴装封装易安装等,操作储存温度-55至+125℃。
应用方案 发布时间 : 2022-06-30
【经验】如何利用极点和零点的知识来增强滤波器的设计
Knowles通常会提供大量关于滤波器功能的信息来帮助客户选择滤波器。但在该全新滤波器基础系列中,Knowles将退一步来介绍一些关于滤波器如何工作的背景信息。本文将深入了解极点和零点如何影响传递函数的背景信息,以向您展示如何利用这些信息来提高滤波器的性能。
设计经验 发布时间 : 2022-12-15
Filter Type SFSWG Solder Mount Hermetic EMI Filter (3.25mm Body Diameter, Glass Hermetic Sealed Flange End) Datasheet
型号- SFSWG5000471MC0,SFSWG,SFSWG1000223MX0,SFSWG5000151MC0,SFSWG1000333MX0,SFSWG5000220ZC0,SFSWG5000101MC0,SFSWG2000153MX0,SFSWG5000330ZC0,SFSWG5000680ZC0,SFSWG5000102MX0,SFSWG5000103MX0,SFSWG2000223MX0,SFSWG5000681MX0,SFSWG5000682MX0,TYPE SFSWG,SFSWG5000470ZC0,SFSWG5000221MC0,SFSWG5000332MX0,SFSWG5000222MX0,SFSWG5000100ZC0,SFSWG5000472MX0,SFSWG5000331MC0,SFSWG5000152MX0
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可定制射频隔离器/环行器(10M-40GHz),双工器/三工器(30MHz/850MHz-20GHz),滤波器(DC-20GHz),功分器,同轴负载,同轴衰减器等射频器件;可定制频率覆盖DC~110GHz,功率最高20KW。
最小起订量: 1 提交需求>
支持 3Hz ~ 26.5GHz射频信号中心频率测试;9kHz ~ 3GHz频率范围内Wi-SUN、lora、zigbee、ble和Sub-G 灵敏度测量与测试,天线阻抗测量与匹配电路调试服务。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。
实验室地址: 深圳/苏州 提交需求>
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