1、低通、高通、帶通、帶阻，濾波器四大基礎(chǔ)功能

　　濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分。廣義地講，任何一種信息傳輸?shù)耐ǖ蓝伎梢暈槭且环N濾波器。濾波器的分類方式多種多樣，可按波段和應(yīng)用領(lǐng)域分類，也可以按其它方式分類。濾波器按照處理信號(hào)類型分類有模擬濾波器和數(shù)字濾波器。

　　濾波器按照處理信號(hào)類型分類有模擬濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器又分為有源濾波器和無源濾波器。無源濾波器就是無源器件組成的濾波器，一般都是 RC 和 LC 等分立元件構(gòu)成，常用的無源濾波器有貝塞爾濾波器、巴特沃斯濾波器、切爾雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器等。有源濾波器則是有源器件構(gòu)成的，常用的有源器件有運(yùn)放。濾波器按照材料工藝分類又分為聲學(xué)濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器等。

　　濾波器按照材料工藝分類又分為聲學(xué)濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器等。聲表面濾波器是聲學(xué)濾波器的代表，它是在單晶材料上采用半導(dǎo)體平面工藝制作，具有良好的一致性和重復(fù)性，極高的溫度穩(wěn)定性，還具抗輻射能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍大，不涉及電子遷移等特點(diǎn)。晶體濾波器具有品質(zhì)因數(shù)高、衰減特性好、損耗小、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷濾波器是一種固體電路，具有濾波特性好，不需調(diào)諧，不受磁場(chǎng)干擾的特點(diǎn)，且造價(jià)低，在移動(dòng)通訊終端如手機(jī)中常用作為中頻濾波器器件，使中頻信號(hào)穩(wěn)定，不易受外部磁場(chǎng)干擾。按照通過信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。按照通過信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。

濾波器按結(jié)構(gòu)和使用分類

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濾波器分類

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　　無論濾波器如何分類，以及采用何種技術(shù)方案，濾波器在任何一個(gè)電路中都是承載四大基礎(chǔ)功能：低通、高通、帶通、帶阻。

　　濾波器在任何一個(gè)電路中都是承載四大基礎(chǔ)功能：低通、高通、帶通、帶阻。低通： 阻止高于某個(gè)頻率的所有頻率并允許所有其他頻率通過（和高通相對(duì)）。高通：允許高于某個(gè)頻率的所有頻率通過，并阻止所有其他頻率（和低通相對(duì)）。帶通： 允許兩個(gè)頻率之間的所有頻率通過， 并阻止所有其他頻率（和帶阻相對(duì)）。帶阻： 阻止兩個(gè)頻率之間的所有頻率，并允許所有其他頻率通過（和帶通相對(duì)）。其中，帶通濾波器在信號(hào)電路應(yīng)用非常廣泛。

低通、高通濾波器

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帶通、帶阻濾波器

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　　2、射頻前端，濾波器扮演著重要角色

　　（1）無線通信，離不開射頻前端系統(tǒng)

　　A、射頻前端是無線通信的核心

　　無論何種通信協(xié)議，使用的通訊頻率是高是低，配置射頻器件模塊是系統(tǒng)必備的基礎(chǔ)性零部件。無論是使用 13.56Mhz 的信號(hào)作為傳輸載體NFC 系統(tǒng)；抑或是使用 900/1800Mhz 信號(hào)作為傳輸載體的 GSM 通訊系統(tǒng)；還是使用 24Ghz 和 77Ghz 電磁波信號(hào)作為傳輸載體的無人駕駛毫米波雷達(dá)，均需要配置射頻器件模塊。射頻前端是無線通信的不可或缺的一環(huán)。

　　B、從 2G 、3G 、4G 再到5G，對(duì)射頻前端要求越來越高

　　從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的角度看，2G 的 GSM，3G 的 WCDMA，再到 4G 的LTE-Advanced，每一代的更新?lián)Q代都帶來新的通訊協(xié)議，并且復(fù)雜程度也以指數(shù)倍提升，對(duì)手機(jī)內(nèi)的射頻系統(tǒng)要求也更高、更嚴(yán)格。

手機(jī)通信協(xié)議的演化

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　　（2）射頻前端，濾波器至關(guān)重要

　　智能手機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星電視等射頻前端系統(tǒng)都需要濾波器才能正常工作。濾波器可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統(tǒng)和通訊協(xié)議對(duì)于信噪比的需求。我們以智能手機(jī)和衛(wèi)星導(dǎo)航兩個(gè)領(lǐng)域來看濾波器的重要性。

　　在智能手機(jī)射頻前端系統(tǒng)中，射頻前端包括 SAW 濾波器、雙工器（Duplexer）、低通濾波器（Low Pass Filter，LPF）、功放（Power Amplifier）、開關(guān)（Switch）等器件。SAW 濾波器負(fù)責(zé) TDD 系統(tǒng)接收通道的射頻信號(hào)濾波，雙工器負(fù)責(zé) FDD 系統(tǒng)的雙工切換以及接收/發(fā)送通道的射頻信號(hào)濾波；功放負(fù)責(zé)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大；開關(guān)負(fù)責(zé)接收通道和發(fā)射通道之間的相互轉(zhuǎn)換；天線負(fù)責(zé)射頻信號(hào)和電磁信號(hào)之間的互相轉(zhuǎn)換。

射頻前端系統(tǒng)組成，濾波器負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的過濾

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　　在衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端系統(tǒng)中，定位接收器需要能夠接收兩個(gè)或更多不同導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)，為處理所有這些信號(hào)，GNSS 接收機(jī)對(duì)帶寬、線性和抗干擾性能的要求比傳統(tǒng)的消費(fèi)類 GPS 接收機(jī)更高，這個(gè)需要濾波器對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行處理。

GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端示意圖

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　�。�3）雙工器、共存濾波器、載波聚合，都是濾波器在射頻前端的應(yīng)用

　　A、雙工器、三工器：多個(gè)濾波器的集成

　　在 FDD 系統(tǒng)中，需要采用雙工器。雙工器是濾波器的重要應(yīng)用，其作用是將發(fā)射和接收信號(hào)相隔離，保證接收和發(fā)射都能同時(shí)正常工作。雙工器由兩組不同頻率的阻帶濾波器組成，避免本機(jī)發(fā)射信號(hào)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。一般雙工器由六個(gè)阻帶濾波器（陷波器）組成，各諧振于發(fā)射和接收頻率。接收端濾波器諧振于發(fā)射頻率，并防止發(fā)射功率串入接收機(jī)，發(fā)射端濾波器諧振于接收頻率。三工器由三臺(tái)濾波器組成，共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，三工器的通帶加載和隔離目標(biāo)與雙工器相同。

雙工器由兩個(gè)（收發(fā)）濾波器合并組成

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　　B、共存濾波器：解決緊鄰頻帶干擾問題

　　在 2.4GHz 的 Wi-Fi 頻帶內(nèi)，對(duì)于使用緊鄰頻帶的蜂窩通信（特別是LTE 網(wǎng)絡(luò)）而言，發(fā)生干涉的可能性越來越大，這時(shí)候需要射頻濾波器能夠抑制緊鄰的頻率。與此同時(shí)，濾波器還必須盡量減少 Wi-Fi 發(fā)射通路的插入損耗，以確保 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)和 802.11ac 標(biāo)準(zhǔn)所需的高信噪比和相應(yīng)的低誤差矢量幅度 (EVM)。在上述要求上，體聲波濾波器比較有效，與蜂窩 Wi-Fi 應(yīng)用使用的傳統(tǒng)聲表面波濾波器和陶瓷濾波器相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。

LTE/Wi-Fi共存問題

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　　C、載波聚合：借助濾波器實(shí)現(xiàn)吞吐速度的提升

　　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商面對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求，努力提高網(wǎng)絡(luò)性能。為保持客戶體驗(yàn)，需要提供越來越高的數(shù)據(jù)速率，其直接方法就是增加帶寬。載波聚合是一種 4G LTE 高級(jí)特性，該特性允許服務(wù)提供商將多個(gè)頻譜塊合并成一個(gè)較寬的信道，從而提供更高的數(shù)據(jù)速率。載波聚合有三種類型。第一類是“帶間聚合”，指不同頻帶頻譜的聚合。這些頻帶可以遠(yuǎn)隔或緊靠在一起。遠(yuǎn)隔頻帶的聚合最為簡(jiǎn)單，只需同向雙工器即可。對(duì)于緊鄰的頻帶，可能需要四工器或多天線方案才能解決。其他兩種類型涉及同一頻帶內(nèi)的頻譜合并。

　　載波聚合對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)有幾個(gè)方面的影響。對(duì)于遠(yuǎn)隔頻帶的聚合，分割信號(hào)的同向雙工器產(chǎn)生額外損耗，該損耗必須由低損耗濾波器做出補(bǔ)償。另外，濾波器阻帶的衰減也必須規(guī)劃，以確保其他聚合頻帶的充分衰減。最后，對(duì)于相鄰頻帶，需要采用更復(fù)雜的多工器。

載波聚合提高吞吐速度

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