В высокочастотных электронных системах, таких как беспроводная связь, радиолокационные системы и медицинские приборы, РЧ фильтры (Радиочастотные фильтры) действуют как «контроллеры трафика» для сигналов. Эти критические компоненты точно экранируют определенные диапазоны частот, обеспечивая оптимальную производительность устройства. В этой статье рассматривается основная технология, лежащая в основе радиочастотных фильтров, и рассматриваются ключевые критерии выбора, которые волнуют инженеров.
Радиочастотный фильтр представляет собой электронную схему, состоящую из конденсаторы (C), катушки индуктивности (L) и резисторы (R) . Его основные функции включают в себя:
Избирательность по частоте : Разрешение пропускания целевых диапазонов частот (например, 3,5 ГГц для 5G) с минимальными потерями
Подавление помех : Блокировка внеполосного шума (например, помех от соседних каналов, гармоник мощности)
Формирование сигнала : Оптимизация качества формы сигнала (улучшение соотношения сигнал/шум)
Принцип работы основан на теория согласования импедансов : LC резонансные контуры создают низкоимпедансные пути на целевых частотах, представляя высокое импедансное сопротивление для других. Например, в антеннах смартфонов, РЧ фильтры предотвращение помех между сигналами WiFi 2,4 ГГц и 4G 1,8 ГГц.
| Тип | Диапазон полосы пропускания | Типичные применения | Вносимые потери | Расходы |
|---|---|---|---|---|
| Фильтр нижних частот | 0 до частоты среза. | Снижение уровня шума источника питания, защита АЦП | <1дБ | Низкий |
| Фильтр высоких частот | Выше частоты среза. | Обработка сигнала СВЧ-гетеродина | 1-2дБ | Умеренный |
| Полосовой фильтр | Конкретный диапазон частот | Базовые станции 5G, спутниковые ресиверы | 0,5-3 дБ | Высокий |
| Полосовой режекторный фильтр | Блокирует определенную полосу | Военный радар, изоляция медицинского оборудования | 2-5дБ | Очень высокий |
Современные достижения, такие как SAW (поверхностная акустическая волна) и BAW (объемная акустическая волна) Фильтры достигают значений Q в 10 раз выше, чем традиционные LC-фильтры, что делает их идеальными для высокочастотных приложений, таких как 5G mmWave.
Пример из практики производителя умного дома подчеркивает практические потребности: их модуль WiFi страдал от отключений из-за помех от микроволновой печи на частоте 2,4 ГГц. Применяя полосовой фильтр с Вносимые потери <1 дБ и >40 дБ подавление при 2,5 ГГц , они снизили частоту ошибок сигнала на 90%.
Четыре критических параметра выбора:
Диапазон полосы пропускания : Покрытие рабочих частот с запасом ±10%
Подавление внеполосных сигналов : Превышает системные требования как минимум на 3 дБ
Управление мощностью : Учитывайте коэффициент запаса пиковой мощности 1,5x
Температурная стабильность : Дрейф частоты <0,1% от -40°C до 85°C
В: Чрезмерное затухание сигнала от фильтра?
A: Выбирайте модели с низкими вносимыми потерями или добавьте LNA (усилитель с низким уровнем шума) на входе.
В: Как настроить фильтры для многополосных систем?
A: Используйте каскадные конструкции: широкополосный фильтр (фронтэнд) + несколько узкополосных фильтров (бэкэнд).
В: Как обнаружить неисправность фильтра?
A: Замените фильтры, если потери в полосе пропускания увеличиваются более чем на 3 дБ или подавление внеполосных сигналов падает более чем на 10 дБ.
По мере развития технологий 5G-Advanced и 6G появляются такие инновации, как настраиваемые фильтры и фотонные кристаллические фильтры расширяют традиционные пределы. Инженерам рекомендуется проектировать с запасом производительности 20%+ для будущих обновлений.
У вас есть какие-либо вопросы ?
Позвоните Нам : +86 551 65329702
