微波滤波器

✍ dations ◷ 2025-07-11 22:24:17 #模拟电路

射频(RF)和微波滤波器代表一类电子滤波器,旨在对兆赫兹至吉赫兹频率范围(中频和极高频)的信号进行操作的器件。该频率范围是大多数广播电台、电视、无线通信(手机、Wi-Fi等)使用的范围,因此大多数RF和微波设备需要对发送或接收的信号进行某种滤波。 这种滤波器通常用作双工器合并或分离多个频带的基础。

常用的四个过滤器功能如下:

通常,大多数RF和微波滤波器通常由一个或多个耦合的谐振器(英语:Resonator)组成。因此,可用于制造谐振器的任何技术也可用于制造滤波器。使用的谐振器的空载品质因子通常会决定滤波器可以实现的选择性(英语:Selectivity (electronic))。

最简单的谐振器结构是由并联或串联电感器和电容器组成的LC电路。其具有非常紧凑的优点,但是谐振器的低品质因子品质因子导致相对较差的性能。

集总元件LC滤波器具有较高和较低的频率范围。 随着频率变得非常低,在低至kHz至Hz的范围内,振荡电路中使用的电感器的尺寸变得过大。极低频滤波器通常需要使用晶体来克服此问题。随着频率的升高,进入600 MHz以及更高的范围后,振荡电路中的电感会因为变得太小而无法实际使用。由于电感器的电抗相对于频率线性增加,因此在更高的频率下,要实现相同的电抗,可能需要极低的电感。

平面传输线(如微带线、共面波导和带状线)也可以构成良好的谐振器和滤波器,并且在尺寸和性能方面比集总元件滤波器更好。用于制造微带电路的处理非常类似于印刷电路板的制造工艺。

精密平面滤波器是使用薄膜工艺制造的。 通过对基板使用低损耗正切介电材料(例如石英或蓝宝石)和较低电阻的金属(例如金),可以获得较高的品质因子。

同轴传输线比平面传输线可以获得更高的品质因子,因此在需要更高性能时使用。同轴谐振器可以利用高介电常数材料来减小其整体尺寸。

腔体过滤仍在 40MHz 到 960MHz 频率范围内被官方使用。结构良好的空腔滤波器即使在1兆瓦的功率负载下也具有很高的选择性。 能提供更高的品质因子,并且可以通过增加滤波器腔体的内部体积来实现频率相邻(低至 75kHz)时的性能稳定性。

常规腔式过滤器在尺寸 40MHz 范围时长度可达 205 厘米,而在 900MHz 范围时则低至 27.5 厘米。

介电滤波器使用各种介电材料来制造谐振器。 与同轴谐振器一样,可以使用高介电常数材料来减小滤波器的整体尺寸。使用低损耗介电的材料,这可以提供比先前讨论的其他技术更高的性能。

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