滤波器的介绍，解析滤波器的原理和作用

很多朋友对滤波器的介绍，解析滤波器的原理和作用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

滤波器是射频系统中必不可少的关键部件之一，主要用于频率选择——让需要的频率信号通过，反射不需要的干扰频率信号。一个典型的滤波器应用示例是接收机或发射机前端，如图2所示：

从图1可以看出，滤波器广泛用于接收机的RF、IF和基带部分。虽然对于这种数字技术的发展，数字滤波器在基带部分甚至中频部分已经取代了模拟滤波器，但是射频部分的滤波器仍然是不可替代的。因此，滤波器是射频系统中必不可少的关键部件之一。有许多方法可以对过滤器进行分类。比如选频的特性可以分为：低通、高通、带通、带阻滤波器等。

按实现方式可分为LC滤波器、SAW/体声波滤波器、螺旋滤波器、介质滤波器、腔体滤波器、高温超导滤波器和平面结构滤波器。根据频率响应函数的不同，可分为切比雪夫、广义切比雪夫、巴特沃兹、高斯、贝塞尔函数、椭圆函数等。

对于不同的滤波器分类，主要从不同的滤波器特性要求来描述滤波器的不同特性。滤波器的各种分类方法所描述的滤波器的不同特点，反映了实际工程应用中对滤波器的需求需要综合考虑，也就是说在设计用户需求时，需要综合考虑用户的需求。选择滤波器时，首先要确定的是使用低通、高通、带通还是带阻滤波器。

首先，下面介绍根据频率选择特性分类的高通、低通、带通和带阻的频率响应特性和功能。

巴特沃兹切比雪夫带通滤波器

最常用的滤波器是低通滤波器和带通滤波器。低通广泛应用于混频器的镜像抑制和频率源的谐波抑制。带通广泛应用于接收机前端信号选择、发射机功率放大后的杂散抑制、频率源杂散抑制等。滤波器广泛应用于微波射频系统中。作为一个功能部件，必须有其对应的电气性能指标来描述系统对该部件的性能要求。对应不同的应用，对滤波器的某些电性能特性有不同的要求。

描述滤波器电气性能技术指标如下：

阶数(系列)绝对带宽/相对带宽截止频率带外抑制纹波损耗通带平坦度相位线性度绝对群延迟波动功率容量相位一致性幅度一致性工作温度范围

下面逐一解释滤波器的这些电气性能指标。阶数(串联):对于高通和低通滤波器，阶数是滤波器中电容和电感数量之和。对于带通滤波器，阶数是并联谐振器的总数；对于带阻滤波器，顺序是串联谐振器和并联谐振器的总数。

绝对带宽/相对带宽：该指标通常用于带通滤波器，表示能通过滤波器的信号频率范围，反映滤波器的频率选择。相对带宽是绝对带宽与中心频率的百分比。五阶高通滤波器

截止频率：截止频率通常用于高通和低通滤波器。对于低通滤波器，截止表示滤波器可以通过的最高频率范围；对于高通滤波器，截止频率代表滤波器可以通过的最低频率范围。驻波：用矢量网络测得的S11，表示滤波器端口阻抗与系统所需阻抗的匹配程度。表示有多少输入信号未能进入滤波器并被反射回输入端。九阶低通滤波器仿真曲线

损耗：损耗是指信号通过滤波器后损失的能量，即滤波器消耗的能量。通带平坦度：滤波器通带内最大损耗和最小损耗之差的绝对值。表征滤波器对不同频率信号的能耗差异。带外抑制：滤波器通带频率范围之外的“衰减”。表征滤波器选择无用频率信号的能力。纹波：滤波器通带内S21曲线波动的波峰和波谷之差。

相位线性度：滤波器通带频率范围内的相位与具有与中心频率相同时间延迟的传输线之间的相位差。表征滤波器的色散特性。绝对群延迟：滤波器通带内的信号从输入端口传播到输出端口所用的时间。群延迟波动：滤波器通带内最大和最小绝对群延迟之差。表征滤波器的色散特性。功率容量：可以输入滤波器的通带信号的最大功率。

相位一致性：同一批次同一指标的不同滤波器之间传输信号相位的差异。描述批次过滤器之间的差异(一致性)。幅度一致性：同一批次同一指标的不同滤波器之间传输信号损耗的差异。描述批次过滤器之间的差异(一致性)。相位线性度：滤波器通带频率范围内的相位与具有与中心频率相同时间延迟的传输线之间的相位差。表征滤波器的色散特性。

绝对群延迟：滤波器通带内的信号从输入端口传播到输出端口所用的时间。群延迟波动：滤波器通带内最大和最小绝对群延迟之差。表征滤波器的色散特性。功率容量：可以输入滤波器的通带信号的最大功率。相位一致性：同一批次同一指标的不同滤波器之间传输信号相位的差异。描述批次过滤器之间的差异(一致性)。

幅度一致性：同一批次同一指标的不同滤波器之间传输信号损耗的差异。描述批次过滤器之间的差异(一致性)。

LC滤波器SAW/体声波滤波器声学计采用电能转化为声表面波的方式，利用声共振效应实现滤波。相对于LC，SAW滤波器的特征在于非常小的体积和高Q值，并且它适合于通过使用半导体技术的大规模生产。一个800MHz左右的滤波器只有0805电容的大小。其缺点是功率容量小，不适合小批量定制产品，研发周期长，研发成本高。术语过滤器通常用于终端消费电子产品。

螺旋滤波器螺旋滤波器：螺旋滤波器是一种半集总参数滤波器，利用放置在腔体中的螺旋电感的自谐振实现谐振器，通过相邻谐振器的空间磁场实现耦合。其优点是体积小，Q值和功率容量比LC高。其缺点是：难以实现宽带和高频部分电感。螺旋滤波器通常用于500MHz以下相对带宽20%，平均功率100W，对插入损耗有一定要求的场合。电介质滤波器

纹波：滤波器通带内S21曲线波动的波峰和波谷之差。介质滤波器介质滤波器是一种半集总滤波器，它是利用四分之一波长短线或填充介质的半开线来实现的。其优点是q值高于LC，可以实现比LC滤波器频率更高的滤波器。它的缺点是寄生接近，谐振器需要定制。梳状空腔滤波器

叉指滤波器最大的特点是可以实现宽带。如果使用冗余谐振杆，考虑到加工的线性度，其相对带宽通常可以宽至60%。同时，在K波段，宽带梳状滤波器机无法加工，调试螺丝无法放置，这种情况下通常采用叉指结构。与梳状结构相比，叉指结构的寄生通带更短，通常在1.8F0左右，在相同体积下，叉指滤波器的功率容量大于梳状滤波器。

滤波器是无线通信系统中不可缺少的关键部件。过滤器有很多种，各种过滤器都有不同的性能特点。因此，在选择滤芯时，通常需要综合考虑客户的实际使用环境及其性能要求，才能做出正确、有效、可靠的选择。当客户对滤波指标概念模糊时，通常需要向客户询问音量、损耗、要抑制的带外频率、抑制程度、功率容量等等。

根据这些简单的指标要求，基本可以判断出滤波器的类型。

以上知识分享希望能够帮助到大家！