信号链讨论：射频滤波器

射频滤波器是几乎所有无线电和射频感应技术的信号链中常用的无源或有源组件。滤波器主要用于使频谱中的多余部分或特定频率大幅度衰弱，同时将对工作频率产生的影响降至最低。射频滤波器通常采用了各种谐振器技术，这些谐振器技术以产生预期频率响应的方式布置、耦合和连接。由于物理限制，没有一个滤波器符合理想要求，并且降低的寄生效应和机械公差会对每种滤波器的设计带来实质性约束和权衡取舍的问题。

滤波器通常根据其滤波器的响应进行分类；低通、高通、带通或带阻（陷波）滤波器的响应。低通滤波器通常将使高于所需截止频率的宽范围频率衰减，而高通滤波器会使低于特定截止频率的宽范围频率衰减。带通滤波器将使所需频率或通带的设定范围附近的频率衰减。带阻滤波器将反向执行相同的功能，并在很大程度上使频率的“陷波”衰减，同时使所有其他频率尽可能小的衰减。

鉴于滤波器设计的非理想性，没有一个滤波器具有理想的滤波器响应，并且滤波器将根据其工作频率范围进行分类。例如，低通滤波器在特定频率范围内表现出的性能可能接近理想状态，但是随后滤波器的响应会在部分更高的频率处下降，并且衰减程度可能会降低，从而使该滤波器成为受限的低通滤波器，直至达到最大工作频率。RF滤波器的性能也可能受到用于连接谐振器/滤波器元件的互连的限制，这可能会进一步约束整个滤波器设计的频率响应。例如，同轴连接器仅可以设计成用于横向电磁（TEM）波模式操作，直至达到某个特定的最大频率，从而将滤波器频率响应有效地限制在截止频率以下。

射频滤波器的主要性能参数是频率响应，包括通带、插入损耗和转角频率。其他一些比较重要的RF滤波器参数包括尺寸、重量、建筑材料、工作温度范围、可靠性、随时间变化的频率响应等。

低通滤波器通常用于抑制放大器和混频器等有源RF组件产生的RF干扰和谐波。一般而言，工作频率在低通滤波器的截止频率之内，而不良的干扰或谐波则在低通滤波器的截止频率之上。此应用的一个示例是在数模转换器（DAC）的输出端上使用低通滤波器以减少高频谐波，否则会降低输出信号质量。

在较低频率下存在大量噪声或干扰且将会影响较高频率的电路运行的应用中，通常会使用高通滤波器。例如，高频大功率放大器（HPA）可对远低于所需工作频率范围的频率产生增益响应，并将这些不良信号与有效信号一起放大。为了避免这种情况出现和提高效率，可以使用高通滤波器使带有不良信号的较低频段衰减。

不过，带通滤波器通常用于发射和接收应用，因为可以用单个设备使高于预定范围和低于预定范围的频率衰减。带通滤波器通常用于有源射频设备的输入和输出，例如混频器、放大器、振荡器、接收器和发射器。另一方面，带阻滤波器不太常用，通常仅在已知的不良信号干扰无线电或传感设备运行的情况下使用。例如，如果无源互调失真（PIM）生成器仅对特定频率范围内的信号做出响应，则带阻滤波器在抑制那些信号和减轻PIM响应方面可能会发挥很大作用。同理，如果环境中存在已知的干扰信号，例如附近的高功率无线电台，则可以用高精度带阻滤波器来抑制该特定信号。在这种情况下，频谱管理机构可能会令产生非法干扰的发射机停止运行，除非其不再产生干扰，并且可以对带阻滤波器进行定制化设计，并将其插入发射机输出端，以防止传送信号的频率范围。