RF Filter Basics Tutorial

RF-filtre af alle typer er påkrævet i en række applikationer fra lyd til RF og på tværs af hele spektret af frekvenser. Som sådanne udgør RF-filtre et vigtigt element i en række scenarier, hvilket gør det muligt at føre de nødvendige frekvenser gennem kredsløbet, mens de afviser dem, der ikke er nødvendige.

Det ideelle filter, uanset om det er et lavpas-, højpas- eller båndpasfilter, vil ikke udvise noget tab inden for pasbåndet, dvs. frekvenserne under cut-off-frekvensen. Så over denne frekvens i det, der kaldes stopbåndet, vil filteret afvise alle signaler.

I virkeligheden er det ikke muligt at opnå det perfekte pasfilter, og der er altid noget tab inden for pasbåndet, og det er ikke muligt at opnå uendelig afvisning i stopbåndet. Der er også en overgang mellem pasbåndet og stopbåndet, hvor responskurven falder væk, hvor niveauet af afvisning stiger, når frekvensen bevæger sig fra pasbåndet til stopbåndet.

Grundlæggende typer af RF-filter

Der er fire typer filter, der kan defineres. Hver anden type afviser eller accepterer signaler på en anden måde, og ved at bruge den korrekte type RF-filter er det muligt at acceptere de nødvendige signaler og afvise dem, der ikke er ønsket. De fire grundlæggende typer af RF-filter er:

    Low pass filter
    Højpasfilter
    Båndpasfilter
    Båndafvisningsfilter

Som navnene på disse typer RF-filter indikerer, tillader et lavpasfilter kun frekvenser under det, der kaldes afskæringsfrekvensen. Dette kan også opfattes som et højt afvisningsfilter, da det afviser høje frekvenser. På samme måde tillader et højpasfilter kun signaler over afskæringsfrekvensen og afviser dem under afskæringsfrekvensen. Et båndpasfilter tillader frekvenser igennem inden for et givet pasbånd. Endelig afviser båndafvisningsfilteret signaler inden for et bestemt bånd. Det kan være særligt nyttigt til at afvise et bestemt uønsket signal eller sæt af signaler, der falder inden for en given båndbredde.

RF filter frekvenser

Et filter tillader signaler igennem i det, der kaldes pasbåndet. Dette er frekvensbåndet under afskæringsfrekvensen for filteret.

Filterets afskæringsfrekvens er defineret som det punkt, hvor udgangsniveauet fra filteret falder til 50 % (-3 dB) af in-band-niveauet, under forudsætning af et konstant inputniveau. Afskæringsfrekvensen omtales nogle gange som halv effekt eller -3 dB frekvens.

Filterets stopbånd er i det væsentlige det frekvensbånd, der afvises af filteret. Det tages som startende ved det punkt, hvor filteret når sit krævede niveau af afvisning.

Filter klassifikationer

Filtre kan designes til at opfylde en række forskellige krav. Selvom der bruges de samme grundlæggende kredsløbskonfigurationer, er kredsløbsværdierne forskellige, når kredsløbet er designet til at opfylde forskellige kriterier. I band ripple er den hurtigste overgang til den ultimative roll off, højeste out of band afvisning nogle af de kriterier, der resulterer i forskellige kredsløbsværdier. Disse forskellige filtre får navne, der hver især er optimeret til forskellige præstationselementer. Tre almindelige typer filter er angivet nedenfor:

• Butterworth filter: Denne type filter giver den maksimale båndfladehed, selvom den giver en lavere stopbåndsdæmpning end et Chebyshev-filter. Det er dog også i stand til at give bedre gruppeforsinkelsesydelse og dermed lavere overskridelse.
• Bessel: Dette filter giver den optimale faserespons i båndet og giver derfor også den bedste trinrespons. Det bruges ofte, hvor signaler inkorporerer firkantede bølger osv., da formen bevares bedst af alt.
• Chebyshev: Dette filter giver hurtig afrulning, efter at cut-off-frekvensen er nået. Dette er dog på bekostning af in band ripple. Jo mere i båndet krusning, der kan tolereres, jo hurtigere rulles af.
• Elliptisk: Dette filter, også kendt som Cauer-filteret, har betydelige niveauer af in band og out of band ripple, og som forventet, jo højere grad af ripple, der kan tolereres, jo stejlere når det sin ultimative roll off.

Dette er nogle af hovedtyperne af RF-filter. Andre typer er tilgængelige, selvom de har tendens til at blive sagsøgt i mere specialiserede eller specifikke applikationer.

RF-filtre er meget udbredt i RF-design og i alle former for RF og analoge kredsløb generelt. Da de kun tillader bestemte frekvenser eller bånd af frekvenser, er de et vigtigt værktøj for RF-designingeniøren.

Læg en besked 

Message List