滤波器在物联网( IoT)中的应用到关重要,其性能直接影响设备的续航、通信距离及抗干扰能力。其核心功能包括信号选择、噪声抑制、抗干扰能力及频谱管理,从而确保物联网设备在复杂的无线环境中获得可靠的通信。
滤波器在物联网( IoT)中的应用到关重要,其性能直接影响设备的续航、通信距离及抗干扰能力。其核心功能包括信号选择、噪声抑制、抗干扰能力及频谱管理,从而确保物联网设备在复杂的无线环境中获得可靠的通信。随着物联网向高频化、智能化、超低功耗方面民展,滤波器技术需持续突破集成度高,可重构性及环境适应性的瓶颈,以满足万物互联时代的需求。

LTCC滤波器实物图
一、物联网的通信场景与滤波器的需求
物联网设备通常具有低功耗、小型化、多频段共存的特点,工作环境复杂(如密集部署、多干扰源),滤波器的应用需满足以下需要:
a、抑制带外干扰:避免Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等相邻频段信号干扰;b、提高信噪比(SNR):在低功耗条件下增强有效信号的接收灵敏度; c、多频段兼容:支持LoRa 、NB - IoT、Sigfox等不同通信协议; d、适应恶劣环境:如工业场景中的高温、高湿、电磁干扰等。
二、滤波器在物联网中的具体应用
2.1、低功耗传感器节点的信号纯净化
a、应用场景:环境监测(温湿度专感器)、智通家居(门锁、照明)。
在传感器节点的射频前端(如LoRa模块)使用带通滤波器,抑制2.4GHz 、Wi - Fi 频段对Sub - 1GHz LoRa 信号的干扰; 通过SAW滤波器(声表滤波器)滤除电源噪声和本地振荡器泄露,提升ADC采样精度。
b、典型技术:通过超小型化(尺寸小于2mm2)、插损小于2dB,同时适合用纽扣电池供电设备的SAW/BAW滤波器进行滤波;使用成本低、使用于低频段(如433MHz)进行简单滤波。
2.2、多模通信设备的频段管理
a、应用场景:智通网关(支持Wi - Fi + 蓝牙 + Zigbee)、工业物联网控制器; b、功能:使用多工器将不同频段信号(2.4GHz、Wi - Fi 、868MHz 、LoRa)分离至独立链路,避免互调失真; 在蓝牙收发链路中集成带阻滤波器,抑制多频段集成,而受高温(125oC)适合工业环境;c、可调谐滤波顺:动态适配不同协义(如NB - IoT与Cat - M1切换)。
2.3、远距离低耗通信(LP WAN)的抗干扰
a、应用场景:智慧城市(智能电表)、农业物联网(土壤传感器); b、功能:在LoRa网关中配置腔体滤波器,提升接收灵敏度(典型值-148dBm); c、典型案例为Sigfox通信(868MHz频段)依赖窄滤波器(带宽100MHz)抵抗同频干扰。
2.4、工业物联网(IIoT)的抗电磁干扰(EMI)
a、应用场景:工业自动化(PLC控制)、电力控制(智能电表); b、功能:在工业无线传感器中采用EMI滤波器,抑制电机、变频器产生的高频噪声(如10MHz ~ 1GHz); 使用共模扼流圈 + 陶瓷滤波器组合,解决长线传输中的共模干扰问题; c、关键技术:使用插入损耗小于1dB的三端陶瓷滤波器,ESD保护能力强,可以提高到大于8KV。
2.5、医疗物联网(IoMT)的高可靠性通信
a、应用场景:可穿戴键康监测仪、远程医疗设备; b、功能:在医疗设备的蓝牙模块中部署超窄带滤波器,避免与心脏起博器等敏感设备的频段冲突(如402 MHz ~ 405 MHz 医疗频段);使用BAW滤波器(体声滤波器)实现高频(5.8GHz)信号的高清度滤波,确保生命体片数据传输的稳定性 。
2.6、车联网(V2X)中的动态频谱适配
a、应用场景:车载终端(OBU)、路测单元(RSU); b、功能:在DSRC(专用短程通信)模块中,通过可重构滤波器动态切换5.9GHz频段内的信道(如IEEE 8.2.11p),抑制车载雷达(24 GHz / 77 GHz )对C - V2X通信的谐波干扰。

声表滤波器实物图
三 、未来发展趋势
a、AI驱动智通滤波器:通过机器学习预测干扰模式,动态调整滤波器参数; b、太赫兹滤(THz)波器:面向6G物联网,支持100 GHz以上超高速通信;c、自供电滤波顺:结合通量收集技术(如RF能量收集),实现零功耗滤波;d、生物兼容滤波器,用于植入式医疗设备,采用生物降解材料(如PLA)。