Φίλτρο RF Βασικά Tutorial

Τα φίλτρα ραδιοσυχνοτήτων όλων των τύπων απαιτούνται σε μια ποικιλία εφαρμογών από ήχο έως ραδιοσυχνότητες και σε όλο το φάσμα των συχνοτήτων. Ως τέτοια, τα φίλτρα ραδιοσυχνοτήτων αποτελούν ένα σημαντικό στοιχείο σε μια ποικιλία σεναρίων, επιτρέποντας τη διέλευση των απαιτούμενων συχνοτήτων μέσω του κυκλώματος, ενώ απορρίπτουν εκείνες που δεν χρειάζονται.

Το ιδανικό φίλτρο, είτε πρόκειται για φίλτρο χαμηλής διέλευσης, υψηλής διέλευσης ή ζωνοπερατού φίλτρου, δεν θα παρουσιάζει καμία απώλεια εντός της ζώνης διέλευσης, δηλαδή στις συχνότητες κάτω από τη συχνότητα αποκοπής. Στη συνέχεια, πάνω από αυτή τη συχνότητα σε αυτό που ονομάζεται ζώνη διακοπής, το φίλτρο θα απορρίψει όλα τα σήματα.

Στην πραγματικότητα δεν είναι δυνατό να επιτευχθεί το τέλειο φίλτρο διέλευσης και υπάρχει πάντα κάποια απώλεια εντός της ζώνης διέλευσης και δεν είναι δυνατό να επιτευχθεί άπειρη απόρριψη στη ζώνη διακοπής. Επίσης, υπάρχει μια μετάβαση μεταξύ της ζώνης διέλευσης και της ζώνης διακοπής, όπου η καμπύλη απόκρισης πέφτει μακριά, με το επίπεδο απόρριψης να αυξάνεται καθώς η συχνότητα μετακινείται από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη διακοπής.

Βασικοί τύποι φίλτρων RF

Υπάρχουν τέσσερις τύποι φίλτρων που μπορούν να οριστούν. Κάθε διαφορετικός τύπος απορρίπτει ή δέχεται σήματα με διαφορετικό τρόπο και με τη χρήση του σωστού τύπου φίλτρου ραδιοσυχνοτήτων είναι δυνατό να αποδεχτείτε τα απαιτούμενα σήματα και να απορρίψετε αυτά που δεν θέλετε. Οι τέσσερις βασικοί τύποι φίλτρων RF είναι:

    Χαμηλή φίλτρο
    Υψιπερατό φίλτρο
    Band pass φίλτρο
    Φίλτρο απόρριψης ζώνης

Όπως υποδεικνύουν τα ονόματα αυτών των τύπων φίλτρων ραδιοσυχνοτήτων, ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης επιτρέπει μόνο συχνότητες κάτω από αυτό που ονομάζεται συχνότητα διακοπής. Αυτό μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως φίλτρο υψηλής απόρριψης καθώς απορρίπτει τις υψηλές συχνότητες. Ομοίως, ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης επιτρέπει σήματα μόνο πάνω από τη συχνότητα αποκοπής και απορρίπτει εκείνα που βρίσκονται κάτω από τη συχνότητα αποκοπής. Ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης επιτρέπει τη διέλευση συχνοτήτων εντός μιας δεδομένης ζώνης διέλευσης. Τέλος, το φίλτρο απόρριψης ζώνης απορρίπτει σήματα εντός μιας συγκεκριμένης ζώνης. Μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την απόρριψη ενός συγκεκριμένου ανεπιθύμητου σήματος ή ενός συνόλου σημάτων που εμπίπτουν σε ένα δεδομένο εύρος ζώνης.

Συχνότητες φίλτρων RF

Ένα φίλτρο επιτρέπει τη διέλευση σημάτων σε αυτό που ονομάζεται ζώνη διέλευσης. Αυτή είναι η ζώνη συχνοτήτων κάτω από τη συχνότητα αποκοπής για το φίλτρο.

Η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου ορίζεται ως το σημείο στο οποίο η στάθμη εξόδου από το φίλτρο πέφτει στο 50% (-3 dB) του επιπέδου εντός της ζώνης, υποθέτοντας σταθερό επίπεδο εισόδου. Η συχνότητα αποκοπής αναφέρεται μερικές φορές ως η μισή ισχύς ή -3 dB συχνότητα.

Η ζώνη διακοπής του φίλτρου είναι ουσιαστικά η ζώνη συχνοτήτων που απορρίπτεται από το φίλτρο. Θεωρείται ότι ξεκινά από το σημείο όπου το φίλτρο φτάνει στο απαιτούμενο επίπεδο απόρριψης.

Ταξινομήσεις φίλτρων

Τα φίλτρα μπορούν να σχεδιαστούν για να ικανοποιούν ποικίλες απαιτήσεις. Αν και χρησιμοποιούνται οι ίδιες βασικές διαμορφώσεις κυκλώματος, οι τιμές του κυκλώματος διαφέρουν όταν το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για να πληροί διαφορετικά κριτήρια. Στο κυματισμό ζώνης, η ταχύτερη μετάβαση στο απόλυτο roll off, η υψηλότερη απόρριψη ζώνης είναι μερικά από τα κριτήρια που οδηγούν σε διαφορετικές τιμές κυκλώματος. Αυτά τα διαφορετικά φίλτρα έχουν ονόματα, το καθένα βελτιστοποιημένο για διαφορετικό στοιχείο απόδοσης. Τρεις συνήθεις τύποι φίλτρων δίνονται παρακάτω:

• Φίλτρο Butterworth: Αυτός ο τύπος φίλτρου παρέχει τη μέγιστη επιπεδότητα ζώνης, αν και παρέχει χαμηλότερη εξασθένηση της ζώνης διακοπής από ένα φίλτρο Chebyshev. Ωστόσο, είναι επίσης σε θέση να παρέχει καλύτερη απόδοση ομαδικής καθυστέρησης και ως εκ τούτου χαμηλότερη υπέρβαση.
• Bessel: Αυτό το φίλτρο παρέχει τη βέλτιστη απόκριση φάσης εντός ζώνης και επομένως παρέχει επίσης την καλύτερη απόκριση βήματος. Χρησιμοποιείται συχνά όπου τα σήματα ενσωματώνουν τετράγωνα κύματα κ.λπ. καθώς το σχήμα διατηρείται καλύτερα από όλα.
• Chebyshev: Αυτό το φίλτρο παρέχει γρήγορη απενεργοποίηση μετά την επίτευξη της συχνότητας αποκοπής. Ωστόσο αυτό είναι εις βάρος του in band ripple. Όσο πιο ανεκτός είναι ο κυματισμός της ζώνης, τόσο πιο γρήγορο είναι το roll off.
• Ελλειπτικές: Αυτό το φίλτρο, γνωστό και ως φίλτρο Cauer, έχει σημαντικά επίπεδα κυματισμού εντός και εκτός ζώνης και, όπως είναι αναμενόμενο, όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός κυματισμού που μπορεί να γίνει ανεκτός, τόσο πιο απότομα φτάνει στην τελική του κύλιση.

Αυτοί είναι μερικοί από τους κύριους τύπους φίλτρων RF. Άλλοι τύποι είναι διαθέσιμοι, αν και τείνουν να μηνύονται σε πιο εξειδικευμένες ή ειδικές εφαρμογές.

Τα φίλτρα ραδιοσυχνοτήτων χρησιμοποιούνται ευρέως στη σχεδίαση ραδιοσυχνοτήτων και γενικά σε όλα τα κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων και αναλογικά. Καθώς επιτρέπουν μόνο συγκεκριμένες συχνότητες ή ζώνες συχνοτήτων, αποτελούν ουσιαστικό εργαλείο για τον μηχανικό σχεδιασμού ραδιοσυχνοτήτων.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων