什么是射频滤波器为什么它如此重要?
滤波器是滤除进入无线电频谱的干扰信号的必需品。它们与各种电子设备配合使用。然而,其最重要的用途是在射频领域。

什么是射频滤波器?
射频滤波器是无线技术的重要组成部分。它与无线电接收器配合使用,用于滤除其他不必要的频段,仅接收正确的频率。射频滤波器的设计使其能够在中频至极高频(即兆赫兹和千兆赫兹)的频率范围内轻松工作。由于其工作特性,它最常用于广播电台、无线通信、电视和其他设备。
通常,大多数射频滤波器由耦合谐振器组成,其品质因数可决定射频中的滤波水平。根据无线设备的应用和尺寸,滤波器类型有很多,即腔体滤波器、平面滤波器、电声滤波器、介质滤波器、同轴滤波器(独立于同轴电缆)等。
射频滤波器的基本类型
射频滤波器是一种特殊电路,允许正确信号通过,同时消除不需要的信号。就滤波器拓扑而言,射频滤波器有四种基本类型:高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
顾名思义,低通滤波器是一种仅允许低频通过并同时衰减其他信号频率的滤波器。当信号通过带通滤波器时,其频率的降低由许多因素决定,例如滤波器拓扑结构、布局和元件质量。此外,滤波器拓扑结构还决定了滤波器从通带过渡到最终抑制的过渡速度。
低通滤波器有多种形式。滤波器的主要应用是抑制射频放大器的谐波。此功能非常重要,因为它有助于防止来自不同传输频段的不必要干扰。低通滤波器主要用于音频应用,可以滤除来自外部电路的噪声。高频信号经滤波后,获得的信号频率具有清晰的音质。
高通滤波器:
与低通滤波器相比,高通滤波器仅允许高频信号通过。实际上,高通滤波器和低通滤波器非常互补,因为两个滤波器可以一起使用来产生带通滤波器。高通滤波器的设计比较直接,会衰减阈值点以下的频率。
高通滤波器通常用于音频系统,用于滤除所有低频。此外,它还经常用于滤除小型扬声器和低音;这些滤波器专门内置于扬声器中。但是,如果涉及任何 DIY 项目,高通滤波器可以轻松连接到系统。
带通滤波器是一种允许两个不同频率的信号通过并衰减超出其可接受范围的信号的电路。大多数带通滤波器依赖外部电源,并使用有源元件,即集成电路和晶体管。这种滤波器称为有源带通滤波器。另一方面,有些带通滤波器不使用外部电源,而是主要依赖无源元件,即电感器和电容器。这类滤波器称为无源带通滤波器。
带通滤波器通常用于无线接收器和发射器。它在发射器中的主要作用是将输出信号的带宽限制到最小值,以便以所需的速度和形式传输所需的数据。当接收器参与时,带通滤波器仅允许解码或接收所需数量的频率,同时滤除其他不需要的频率信号。
总之,设计带通滤波器时,可以很容易地最大化信号质量,并最小化信号之间的竞争或干扰。
频段抑制:
带阻滤波器有时也称为带阻滤波器,它允许大多数频率通过而不发生改变。然而,它会衰减特定范围以下的频率。它的功能与带通滤波器完全相反。基本上,它的功能是让从零到该频率第一个截止点之间的所有频率通过。在这两者之间,它允许所有高于该频率第二个截止点的频率通过。然而,它会拒绝或阻断这两点之间的所有其他频率。
简而言之,滤波器是借助通带允许信号通过的器件。换句话说,滤波器的阻带是指任何滤波器都会抑制某些频率的点。无论是高通、低通还是带通,理想的滤波器都是在通带中没有损耗的滤波器。然而,现实中并不存在理想的滤波器,因为带通滤波器会经历一些频率损耗,而且当达到阻带时,不可能实现无限的抑制。
为什么射频滤波器如此重要?
射频滤波器用于对信号频率进行分类,但它们为什么如此重要?简而言之,射频滤波器可以滤除可能影响任何通信系统质量或性能的噪声,或减少外部信号的干扰。缺乏合适的射频滤波器可能会损害信号频率的传输,并最终损害通信过程。
因此,射频滤波器在无线通信系统(例如卫星、雷达、移动无线系统等)中发挥着重要作用。在无人机 (UAS) 的运行中,射频滤波器的重要性不言而喻。缺乏适当的滤波系统会在很多方面影响无人机系统,例如:
外部环境因素造成的干扰可能会导致通信范围缩小。此外,大气中大量的射频信号可能会对无人机通信系统造成严重损害。来自其他平台的恶意信号包括但不限于:密集的Wi-Fi信号活动以及无人机系统内部运行的其他通信系统。
其他通信系统的干扰将会中断 UAS 通信信道,从而减少或限制此类系统的通信范围。
干扰还会影响无人机系统的GPS信号接收,从而增加GPS跟踪出错的可能性。在最坏的情况下,可能会导致GPS信号完全丢失。
使用合适的射频滤波器可以轻松消除外部干扰以及相邻通信系统产生的信号干扰。这既能保持所需信号频率的质量,又能轻松滤除所有不需要的信号频率。
此外,射频滤波器在手机环境中也发挥着至关重要的作用。对于手机来说,它们需要一定数量的频段才能正常工作。由于缺乏合适的射频滤波器,各种频段将无法同时共存,这意味着某些频段将被拒绝,例如全球导航卫星系统 (GNSS)、公共安全、Wi-Fi 等。在这里,射频滤波器发挥着重要作用,允许所有频段同时共存。
一般来说,滤波器重量轻,有助于提升信号频率的性能。如果射频滤波器未能提供所需的性能,那么您可以探索各种其他选择,其中之一就是在设计中添加放大器。从栅极放大器到任何其他射频功率放大器,您都可以将较低的信号频率转换为更高的信号频率;从而提升射频设计的整体性能。
四川建联微波提供丰富的窄带和宽带配置选择,频率范围覆盖0.5至50 GHz。它们设计用于在50欧姆传输系统中处理10至30瓦的输入功率。采用微带线或带状线设计,并经过优化以实现最佳性能。
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发布时间:2022年12月22日