濾波器電路用于從信號中去除不需要的或不需要的組件。當將多個信號或頻帶耦合到天線或從天線耦合時，過濾和匹配阻抗的網絡（例如Pi濾波器和T濾波器）是從RF收發器到天線的最后連接中的橋。這些電路不僅通過一些頻帶而與其他頻帶區分開來，它們還匹配阻抗，并且可以允許雙工和循環電路提供全雙工雙向通信。在設計射頻部分時，很高興知道我們的武器庫中有這些部件。

本文將討論這些濾波器如何拒絕或通過符合特定標準的頻段以及允許通過相同路徑進行多標準傳輸的頻段。

硅的限制

物理限制不允許單片硅實現高效的全范圍性能。濾波器，衰減器，傳輸線，隔離柵，浪涌抑制等等在硅中無法做到（至少現在還沒有），因為它們可以在較大規模的其他基板材料上構建。

例如，我們可以在單芯片管芯上的敏感級之間制作片上介電絕緣體。但是，隨著電壓尖峰幅度的增加，硅絕緣體的特性不能承受更高的電壓。此外，除非我們在三個方面進行隔離，否則會在某些點發生電弧放電。這也適用于浪涌抑制。小區域只能消耗，吸收或分流能量。

對于片上電容器，介電材料在硅方面的能力有限。無論是電荷存儲還是與時序相關，電容器都依賴于間距，面積和電介質的物理特性。如果沒有高介電常數和面積，即使使用米勒效應，正確尺寸的電容也可能無法在芯片上實現。

因此，現代RF級的許多最佳解決方案依靠外部元件將硅輸入/輸出級特性與高效天線相匹配，并為不需要的源提供EMI/RFI保護。甚至PCB跡線也起到組件（傳輸線）的作用。雖然模擬器是好的，但成功的唯一真正衡量標準是，您可以測試和表征完成的生產設計。

選擇和特征

單級濾波器可以用四種方式之一實現。這些包括扼流圈，R/C濾波器，L/C濾波器和Pi/T濾波器。這些可以組合成波形，區分或傳遞特定頻率。

扼流圈濾波器是表現出電磁阻的電感器或鐵氧體磁珠（圖1）。它們也可以是區分RF階段的有用部分。高頻信號無法通過，看起來像這些頻率的電阻。像Bourns FB20011-3B-RC這樣的部件在給定頻率下通過電阻進行評級，在這種情況下，在100 MHz時為415歐姆。在這種情況下，當將高功率發射器耦合到天線時，可以使用分立部件。當用于發射級時，載流能力也是重要的評級。

因此，扼流圈和共模扼流圈主要用于電源，但也可用作高功率RF收發器中的濾波器元件。例如，雙頻帶天線可以使用接收器電路來共享，該接收器電路由扼流圈保護（部分地），該扼流圈將不允許發射頻率傳遞回敏感的接收電路。共模扼流圈還可以阻止任何高功率感應信號回流到電路中，因為它會抑制共模信號。

圖1：簡單的扼流圈可以去除信號的高頻分量，并恢復調制信號的直流或信號部分。它們還可以保護接近高功率發射器的本地接收器電路。

電容濾波器在整流后阻斷AC并恢復直流電平并用于電源，但也可與電阻，扼流圈和電感器結合使用，以純粹的無源方式實現多極濾波器。這些R/C和L/C濾波器可以提供單極點濾波器特性，可以采用菊花鏈形式，以創建具有更陡峭的抑制曲線的無源多極版本。請注意，這些無源級也會衰減信號，因此需要進行放大才能使其恢復到可用范圍。

總體而言，無源R/L/C濾波器的靈活性和性能以特殊方式與Pi和T濾波器相結合，以優化RF設計的性能。更重要的是，它們集成在小型單封裝設備中，可輕松安裝在現代PCB中的緊湊空間中。

Pi過濾器和T過濾器

Pi濾波器基本上是由兩個電容器包圍的一個電感器，并且像希臘字母Pi一樣排列。選擇輸入電容以提供低電抗并排斥大部分有害頻率或阻帶。相反，T濾波器使用兩個并聯電感和一個耦合電容。這些單級濾波器可用作低通，高通，帶通和帶阻。

Pi濾波器由于電容分流而在兩端的高頻處呈現非常低的阻抗。由于電感耦合，T濾波器相反在高頻時具有非常高的阻抗（圖2）。

圖2：低通Pi濾波器（左）可以接入RF傳輸路徑只是較低的頻率通過。相反，高通T濾波器（右）阻擋較低頻段并允許較高頻率通過。這些部件可用于優化每個頻段的性能并允許全雙工操作。

RF收發器可使用T濾波器阻止共享或競爭頻段，同時使用Pi濾波器進行清理和通過所需的頻率。在任何一種情況下，適當選擇元件值都可以匹配兩側的阻抗，以最大化有源級，開關和天線之間的功率傳輸。

許多選擇

一些優質制造商提供精心設計的Pi和T濾波器。在嘗試找到合適的部件時，關鍵是一個很好的參數搜索引擎。有這么多變量，能夠縮小比賽場地是很好的。

雖然許多針對特定應用的Pi濾波器專為音頻，數據線和功率調節而設計，但幾種通用部件以及RF目標部件可用于無線設計。更重要的是，ESD保護的集成使這些單片濾波器可以在同一物理空間中進行多任務處理。

例如，考慮一個中心截止頻率為100 MHz的Murata 8低通L/C Pi濾波器。單，三階極性不敏感的0805封裝濾波器包括一個135 n亨利電感器，具有44 pF電容，可以通過200 mA電流。

像Murata EMIFIL NFL21SP系列這樣的系列產品可以靈活選擇合適的電流額定值，電感，電容和中心頻率，使收發器與天線相匹配（表1）。

型號標稱截止頻率電容電感額定電流額定電壓絕緣電阻（最小）耐壓工作溫度范圍NFL21SP106X1C3 10 MHz 670 pF±20％680 nH±20％100 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP206X1C7 20 MHz 240 pF±20％700 nH±20％100 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP506X1C3 50 MHz 84 pF±20％305 nH±20％150 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP706X1C3 70 MHz 86 pF±20％185 nH±20％150 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP107X1C3 100 MHz 44 pF± 20％135 nH±20％200 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP157X1C3 150 MHz 28 pF±20％128 nH±20％200 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP207X1C3 200 MHz 22 pF±20％72 nH±20％250 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP307X1C3 300 MHz 19 pF±10％45 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP407X1C3 400 MHz 16 pF±10％34 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+12 5°C NFL21SP507X1C3 500 MHz 12 pF±10％31 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C

表1：一些供應商集中數據以幫助確定最佳匹配一個設計。在這里，L/C值和截止值允許設計人員選擇具有最佳匹配電路值的器件。

以類似的方式，需要單個3 rd 階設備實現100 mA L/C T濾波器的設計人員可以利用TDK MEM2012S25R0T001。這款3端子0805封裝低通T濾波器具有25 MHz中心/截止頻率，從70 MHz到2 GHz衰減30 dB。此外，作為該公司MEM系列3端子濾波器的成員，25至200 MHz的截止頻率允許100和250 mA功率電平，最大電壓為10 V（表2）。其他家庭成員的電流高達1 A.

截止頻率（MHz）插入損耗（dB）min。額定電壓（V）最大值最大額定電流（mA）零件號25 30 [70MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S25R0T 35 30 [90MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S35R0T 50 30 [200MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S50R0T 100 30 [400MHz至2GHz] 10 250 MEM2012S101RT 250 30 [530MHz至2GHz] 10 250 MEM2012S201RT

表2：在特定系列中，頻率參數的選擇將提供具有不同L/C值的解決方案，以有希望與設計階段相匹配。單獨的表格提供了內部使用的實際組件值。

最終，了解設計執行情況的最佳方法是在配置中對其進行測試。您應該研究一些很好的工具 ，無線電收發器制造商也經常能夠指出他們在參考設計中建議的特定組件。參數搜索引擎是另一種非常有用的設備，可幫助您找到合適的過濾器。