打印射频滤波器如何工作?

如果你拿起一个现成的射频模块，你可能不清楚它是如何工作的，或者模块内部发生了什么。如果你打开包装，你可能会看到在该模块中提供过滤作用的印刷电路。打印射频滤波器直接在PCB上作为无源元件提供这些功能，当某些现成组件不可用时，它们对于设计信号链非常有用。

如果您正在构建一个射频系统，您应该使用哪些类型的打印射频组件，如何在系统级别分析它们?打印射频滤波器的工作原理是基于传输线上的波传播，这使得它们很容易与其他组件一起放置在PCB上。我们将看看射频滤波器设计的一些核心概念与打印元素和一些最常见的组件是如何工作的。

射频打印滤镜

射频打印滤波器都利用波传播的优势，在指定的带宽内传输或阻断PCB上的信号。在这些电路的通带之外，滤波器的作用要么是反射器，要么是吸收器，这将防止不必要的功率进入滤波器元件。有许多类型的印刷元件提供类似于离散滤波电路的滤波作用。下面列出了一些最常见的。

传输线阻抗变压器和断头

在射频互连中使用的传输线部分也可以充当一种滤波器。这些滤波器的工作方式非常简单:它们通过阻抗匹配在特定频率(及其谐波)上提供通带，但在所有其他频率上拒绝通带。通过在目标通带匹配阻抗，因此不需要的频率经历强烈的返回损失并被拒绝。

这些过滤器可以非常高品质因数在目标频率带宽小于5%的情况下。标准阻抗变压器输电线路各部分包括接线端子和串联阻抗变压器。

传输线短线和串联阻抗变换作为滤波器。

级联滤波器

上述滤波器样式的变体是级联传输线滤波器，它可以提供更宽的带宽阻抗匹配。输出阻抗(通常是50欧姆的系统阻抗)作为负载，通过一系列传输线级联回输入端口。通过以这种方式匹配回输入端口，通带可以相当大，但拒绝的频率可以在整个阻带被强烈吸收(经历高插入损耗)。下面是一个由级联传输线组成的低通滤波器的例子。

作为低通滤波器的级联传输线。

该滤波器的一个变体使用级联存根而不是级联线段，提供高通滤波器功能。与输入端口相匹配的分析技术同样适用于本滤波器的设计。

威尔金森分规

一个威尔金森功率分压器是典型的串联传输线阻抗变压器的一种变体，它将功率从一个输入端口分散到两个或多个输出端口。威尔金森分频器在一个频率和一定的谐波下工作，因此就像一个带通滤波器。通过精确的阻抗匹配跨越长度的功率分配器，当制作在低损耗层压板上时，功率可以非常接近每条腿约3 dB的理论极限。

耦合器

耦合器通过有意的串扰操作;它们利用传输线段之间的寄生电容和电感在元件之间提供功率传输。这些滤波器可以强耦合为中等q带通滤波器。这些线段之间的间距将决定耦合强度和总功率，可以理想地通过这些设备传输。

耦合器的功能作为带通滤波器。

一种采用印刷射频滤波器的过程

虽然无源射频系统在技术上完全可以使用打印组件运行，但典型的方法是将打印组件与现成的部件混合，包括与有源组件。从系统级开始有助于开发特定的组件需求，然后可以选择现成的组件并直接打印在PCB上。上面列出的一些设计需求也必须在您的系统中确定，包括:

• 载波频率
• 带宽
• 损耗预算和功率预算
• 系统规模目标

考虑到这些因素，设计师可以确定哪些组件可以作为现成的，哪些可以选择作为打印元素。系统中高频互联使用打印过滤器，对于许多系统来说，带宽通常会受到限制。找到现成组件和打印组件的正确组合，可以帮助设计师实现他们的性能目标，同时减少最终组装中的部件数量。

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