1.什么是高频滤波器?

滤波器(Filter)是从给定信号中只提取所需部分并除去不需要部分的元件。另外,将这种效用称为滤波。高频指的是电波、声波等波形中频率较高的部分。高频滤波器是让所需频率信号通过并阻断不需要的频率信号的元件。此类滤波器有时称为RF滤波器。

图1:高频滤波器的滤波示例

2.什么是LC滤波器?

“LC滤波器”是由电感器(L)和电容器(C)组合而成的元件,可以阻断不需要的频率信号或只让所需频率信号通过。

图2:电容器、电感器高频特性

3.LC滤波器的结构

采用温度系数小的LTCC(低温共烧陶瓷)和印刷铜线圈,构成多层结构的LC滤波器。通过将L和C制成多层结构,实现了小型化。通过更换线圈图案或电容器图案,可以改变滤波器的波形。

图3:LC滤波器结构图

4.什么是LTCC?

LTCC是Low Temperature Co-fired Ceramics的首字母缩写,指的是低温共烧陶瓷。LTCC的特点是,通过在通常在1500°C以上的高温下烧成的陶瓷材料中混合玻璃成分,可以将烧成温度降低至900°C左右。

5.使用LC滤波器的优点

下面是LPWA(Low Power Aria Network)的电路图为例。左图使用10个电感器(L)和电容器(C),构成了868MHz的低通滤波器+巴仑。右图是采用LC滤波器,将其替换为单个元件的示例。通过采用LC滤波器,带来了以下四个优点。

易于设计

减少元件偏差

减少设计空间

减少元件数量

图4:LPWA(Low Power Aria Network)的电路图示例

6.LC滤波器的类型

根据提取频率的不同,LC滤波器大致分为四种类型。

低通滤波器:Low Pass Filter(简称:LPF)

仅提取低频(Low)侧频率的滤波器。因为是让低于阻断频率的频率通过的滤波器,所以被称为低通滤波器。

高通滤波器:High Pass Filter(简称:HPF)

仅提取高频(High)侧频率的滤波器。因为是让高于阻断频率的频率通过的滤波器,所以被称为高通滤波器。

带通滤波器:Band Pass Filter(简称:BPF)

仅提取特定频率范围的滤波器。因为是只让所设定频率范围通过的滤波器,所以被称为带通滤波器。

带阻滤波器:Band Elimination Filter(简称:BEF)

因为是只阻断特定频率范围的滤波器,所以被称为带阻滤波器。

7.LC滤波器的关键指标说明

我们对使用LC滤波器时常用的术语进行说明。

插入损耗:Insertion Loss

插入损耗英文称为Insertion Loss(插入损耗),简称为IL。

IL指的是想要通过的频带的信号在通过产品时损耗的量,单位为dB。如果IL良好,则称为滤波器的损耗低或IL低。如果IL不良,则想要通过的信号会损耗,使得信号无法通过。因此,可以说具有良好IL特性的产品是优质产品。

衰减量:Attenuation

衰减量英文称为Attenuation(衰减),简称为ATT。

衰减指的是想要衰减的频带的信号在通过产品时衰减的量,单位为dB。如果衰减良好,则称为滤波器的衰减量高或衰减大。如果衰减不良,则不想通过的噪声等信号就会通过。当进行注重IL的设计时,衰减特性会有恶化倾向,因此滤波器开发人员会考虑IL和衰减特性两者之间的平衡进行开发。

反射特性:Return Loss

反射特性英文称为Return Loss(回波损耗),缩写为RL。

Return Loss指的是将信号输入到产品时反射的信号量,单位为dB。如果Return Loss良好,则想要通过的信号被滤波器反射的量会较小,这意味着会有较多信号通过滤波器而不被反射。

通带宽度:Band Width

通带宽度英文称为Band Width(带宽),缩写为BW。

通带宽度是允许信号通过的频带,单位为Hz。

图5:LC滤波器关键指标说明

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