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八种选择RF和滤波器的技巧
来源: | 作者:education-15 | 发布时间: 2024-05-17 | 42 次浏览 | 分享到:
在无线通讯领域,为了扩展带宽增大流量,使得设计人员更加关注滤波器的性能。如果对滤波器的参数把握不准确,最终会导致频率冲突及相互影响。这样设计人员又需要处理群时延、相位一致性、带外抑制、串扰等问题,如果处理不好,最终会导致数据丢失、掉线、网络中断问题

   对不熟悉射频技术的工作人员试图给电路增加射频滤波器时,首先困惑的是不了解其它地方会受到何种影响,此时急需去了解射频知识。如果没有考虑到滤波器的类型和最低技术要求方面的基本情况,可能导致测试结果出现各种各样的问题,这样不仅需要重新设计,浪费材料,并且导致延误交期。


      在无线通讯领域,为了扩展带宽增大流量,使得设计人员更加关注滤波器的性能。如果对滤波器的参数把握不准确,最终会导致频率冲突及相互影响。这样设计人员又需要处理群时延、相位一致性、带外抑制、串扰等问题,如果处理不好,最终会导致数据丢失、掉线、网络中断问题。


     当信息以无线方式通过基站发射时,载波信号都要遵守电磁学定律。只具备模拟电路和数字电路方面知识的技术人员的认知缺口就在于对滤波器的定义不完整或不准确。如果能快速提升对滤波器某些重要性能、参数的基础知识,就可以帮助技术人员找出满足特定应用,这样就能保证在开始的时候少走弯路,节省时间,以下几点供大家参考。


一、选择切合实际的滤波器特性

       如技术人员提出“带宽为1575~2050MHz、2051MHz处的抑制大于85dB;对2060MHz以上的所有成份进行抑制”。而抑制实际是逐渐变化的,而不是直线90度急剧下降,更实际的参数为偏离中心频率约10% 。因此,这一要求是无法实现的。另外,技术人员必须意识到,不可能衰减该抑制频率直到无限高频率之间的所有频率。必须设置某些边界。更现实的方法或许是将通频带附近的特定抑制频率衰减到两到三倍。


二、了解基本响应曲线

     滤波器的基本响应曲线包括:低通、高通、带通、带阻、双工,每一个特定的形状都决定了哪些频率可以通过。哪些不通通过。而最常见的则是带通滤波器,带通滤波器是允许两个特定频率之间的信号通过,对其它频率的信号进行限止,如声表滤波器、陶瓷滤波器、腔体滤波器,这类滤波器的频率范围基本上在15MHz~20GHz,并且都采用了滤波器中心频率两边0.5dB、1dB或3dB 衰减点定义通频带的方法


三、尽可能提供必要的技术参数

     经常有人只给出一个需要“1950~2050 MHz的带宽”的简短要求,显然,这个信息量太少了,滤波器供应商可能会找出很多个不同型号滤波器。所以尽可能提供一些重要参数,如:

     1、中心频率(fo):通常定义为带通滤波器(或带阻滤波器)的两个3dB点之间的中点,一般用两个3dB点的算术平均值来表示。

  2、带外抑制:信号衰减某些特定值或值的集合的特定频率或频率组,定义理想通带之外的频率区为抑制频率或频率组所以过的衰减称为抑制。抑制频率与中心频率越接近,则滤波器越复杂,有时会造成插入损耗更大。

     3、插入损耗(IL):表示器件中功率损耗的值,IL= 10Log(PI/Pin) 与频率无关,其中PI为负载功率,Pin为从发生器输入的功率。

     4、回波损耗(RL):为滤波器性能的一种度量,表示滤波器输入和输出阻抗接近理想阻抗值的程度。回滤损耗定义为RL= 10Log(Pr/Pin) 与频率无关,其中Pr为反射回发生器的功率。

     5、群延迟(GD):群延迟表示器件相位线性的大小。由于相位延迟出现于滤波器的输出端,了解这种相移随频率的变化是否为线性很重要,如果相移随频率非线性变化,输出波形将发生畸变。群延迟定义为相移随频率变化的导数。

     6、阻抗:是滤波器源阻抗(输入)和端接阻抗(输出),单位为欧姆。一般情况下,输入阻抗和输出阻抗相同。

     7、纹波(Ar):表示滤波器通频带平坦度的大小,。一般以分贝表示。滤波器纹波的大小影响回波损耗,纹波越大,则回波损耗越严重,反之亦然。

     8、工作温度:是指滤波器设计的工作温度范围。

    

    注意:滤波器的类型决定了特定频率,对带通和带阻滤波器,特定频率为中心频率;对低通滤波器和高通滤波器,特定频率为截止频率。为了完整起见,技术人员还应定义,阻带:滤波器不传输的特定频率值之间的频率带;隔离:在双工/多工器中,考虑接收(Rx)通道时为抑制传输(Tx)频率的能力,考虑传输(Tx)频率时为抑制接收(Rx)频率的能力。称为Rx/Tx隔离。隔度度越高,滤波器能够将Rx信号与Tx信号隔离开的能力就越强。反之亦然。其结果是传输和接收信号都更加干净。


四、争取实现合理的V.S.W.R

  电压驻波比(V.S.W.R)常用来表示滤波器的效率,其数值为比值,大小在1到无穷大之间,用来表示反射能量的大小。1表示所有能量都无损耗通过。大于1 的所有值都表示有部分能量被反射,即浪费了。

但是,在实际的电子电路中,1:1 的VSWR几乎不可能达到。通常,比值1:5更实际一些。如果要求达到的值小于该值,则会降低效益成本比。


五、功率处理能力

  功率处理能力是以为瓦特为单位的额定平均功率,越过该值时,滤波器性能会降低或者失效。还需注意,滤波器的尺寸在某种程度上决定于其功率处理能力的大小,滤波器所占电路板面积越大,功率越大。


六、双向通讯中的隔离因素

  隔离是双工器的一个重要要求,从接收通道看时,隔离表示滤波器抑制传输频率的能力,反之亦然。隔离越大,则两者分得越开,传输信号和接收信号就越干净。


七、带内波动

  带内波动是指在滤波器的通带内信号上下起伏的范围,通常用dB表示。它反映放大器的线性失真,一般要求带内波动在+/-0.5dB以内。当超出容差范围时,相当于有强干扰,影响接收


八、在各种要求之间找平衡

元器件本身要求与一个专门生产滤波器的优秀制造商有一定关系,优秀的制造商时常产出特定部件来弥补产品设计的缺陷,性能越高则成本越高,这需要准确定义。准确定义可以减少不需要的极端情况,因而能够避免不必要的费用开支。另外,滤波器性能越高通常使其面积越大。例如,从通频带到抑制的非常陡峭的转变需要具备更多腔体和段数,使滤波器更复杂。


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