1、低通、高通、帶通、帶阻，濾波器四大基礎功能

　　濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分。廣義地講，任何一種信息傳輸的通道都可視為是一種濾波器。濾波器的分類方式多種多樣，可按波段和應用領域分類，也可以按其它方式分類。濾波器按照處理信號類型分類有模擬濾波器和數字濾波器。

　　濾波器按照處理信號類型分類有模擬濾波器和數字濾波器。模擬濾波器又分為有源濾波器和無源濾波器。無源濾波器就是無源器件組成的濾波器，一般都是 RC 和 LC 等分立元件構成，常用的無源濾波器有貝塞爾濾波器、巴特沃斯濾波器、切爾雪夫濾波器、橢圓濾波器等。有源濾波器則是有源器件構成的，常用的有源器件有運放。濾波器按照材料工藝分類又分為聲學濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器等。

　　濾波器按照材料工藝分類又分為聲學濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器等。聲表面濾波器是聲學濾波器的代表，它是在單晶材料上采用半導體平面工藝制作，具有良好的一致性和重復性，極高的溫度穩定性，還具抗輻射能力強，動態范圍大，不涉及電子遷移等特點。晶體濾波器具有品質因數高、衰減特性好、損耗小、選擇性高等優點。陶瓷濾波器是一種固體電路，具有濾波特性好，不需調諧，不受磁場干擾的特點，且造價低，在移動通訊終端如手機中常用作為中頻濾波器器件，使中頻信號穩定，不易受外部磁場干擾。按照通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。按照通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。

濾波器按結構和使用分類

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濾波器分類

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　　無論濾波器如何分類，以及采用何種技術方案，濾波器在任何一個電路中都是承載四大基礎功能：低通、高通、帶通、帶阻。

　　濾波器在任何一個電路中都是承載四大基礎功能：低通、高通、帶通、帶阻。低通： 阻止高于某個頻率的所有頻率并允許所有其他頻率通過（和高通相對）。高通：允許高于某個頻率的所有頻率通過，并阻止所有其他頻率（和低通相對）。帶通： 允許兩個頻率之間的所有頻率通過， 并阻止所有其他頻率（和帶阻相對）。帶阻： 阻止兩個頻率之間的所有頻率，并允許所有其他頻率通過（和帶通相對）。其中，帶通濾波器在信號電路應用非常廣泛。

低通、高通濾波器

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帶通、帶阻濾波器

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　　2、射頻前端，濾波器扮演著重要角色

　　（1）無線通信，離不開射頻前端系統

　　A、射頻前端是無線通信的核心

　　無論何種通信協議，使用的通訊頻率是高是低，配置射頻器件模塊是系統必備的基礎性零部件。無論是使用 13.56Mhz 的信號作為傳輸載體NFC 系統；抑或是使用 900/1800Mhz 信號作為傳輸載體的 GSM 通訊系統；還是使用 24Ghz 和 77Ghz 電磁波信號作為傳輸載體的無人駕駛毫米波雷達，均需要配置射頻器件模塊。射頻前端是無線通信的不可或缺的一環。

　　B、從 2G 、3G 、4G 再到5G，對射頻前端要求越來越高

　　從移動網絡的角度看，2G 的 GSM，3G 的 WCDMA，再到 4G 的LTE-Advanced，每一代的更新換代都帶來新的通訊協議，并且復雜程度也以指數倍提升，對手機內的射頻系統要求也更高、更嚴格。

手機通信協議的演化

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　　（2）射頻前端，濾波器至關重要

　　智能手機、衛星導航、衛星電視等射頻前端系統都需要濾波器才能正常工作。濾波器可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統和通訊協議對于信噪比的需求。我們以智能手機和衛星導航兩個領域來看濾波器的重要性。

　　在智能手機射頻前端系統中，射頻前端包括 SAW 濾波器、雙工器（Duplexer）、低通濾波器（Low Pass Filter，LPF）、功放（Power Amplifier）、開關（Switch）等器件。SAW 濾波器負責 TDD 系統接收通道的射頻信號濾波，雙工器負責 FDD 系統的雙工切換以及接收/發送通道的射頻信號濾波；功放負責發射通道的射頻信號放大；開關負責接收通道和發射通道之間的相互轉換；天線負責射頻信號和電磁信號之間的互相轉換。

射頻前端系統組成，濾波器負責射頻信號的過濾

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　　在衛星導航射頻前端系統中，定位接收器需要能夠接收兩個或更多不同導航衛星系統發射的信號，為處理所有這些信號，GNSS 接收機對帶寬、線性和抗干擾性能的要求比傳統的消費類 GPS 接收機更高，這個需要濾波器對相應的信號進行處理。

GNSS衛星導航射頻前端示意圖

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　　（3）雙工器、共存濾波器、載波聚合，都是濾波器在射頻前端的應用

　　A、雙工器、三工器：多個濾波器的集成

　　在 FDD 系統中，需要采用雙工器。雙工器是濾波器的重要應用，其作用是將發射和接收信號相隔離，保證接收和發射都能同時正常工作。雙工器由兩組不同頻率的阻帶濾波器組成，避免本機發射信號傳輸到接收機。一般雙工器由六個阻帶濾波器（陷波器）組成，各諧振于發射和接收頻率。接收端濾波器諧振于發射頻率，并防止發射功率串入接收機，發射端濾波器諧振于接收頻率。三工器由三臺濾波器組成，共用一個節點，三工器的通帶加載和隔離目標與雙工器相同。

雙工器由兩個（收發）濾波器合并組成

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　　B、共存濾波器：解決緊鄰頻帶干擾問題

　　在 2.4GHz 的 Wi-Fi 頻帶內，對于使用緊鄰頻帶的蜂窩通信（特別是LTE 網絡）而言，發生干涉的可能性越來越大，這時候需要射頻濾波器能夠抑制緊鄰的頻率。與此同時，濾波器還必須盡量減少 Wi-Fi 發射通路的插入損耗，以確保 802.11n 標準和 802.11ac 標準所需的高信噪比和相應的低誤差矢量幅度 (EVM)。在上述要求上，體聲波濾波器比較有效，與蜂窩 Wi-Fi 應用使用的傳統聲表面波濾波器和陶瓷濾波器相比具有明顯優勢。

LTE/Wi-Fi共存問題

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　　C、載波聚合：借助濾波器實現吞吐速度的提升

　　網絡運營商面對不斷增長的數據需求，努力提高網絡性能。為保持客戶體驗，需要提供越來越高的數據速率，其直接方法就是增加帶寬。載波聚合是一種 4G LTE 高級特性，該特性允許服務提供商將多個頻譜塊合并成一個較寬的信道，從而提供更高的數據速率。載波聚合有三種類型。第一類是“帶間聚合”，指不同頻帶頻譜的聚合。這些頻帶可以遠隔或緊靠在一起。遠隔頻帶的聚合最為簡單，只需同向雙工器即可。對于緊鄰的頻帶，可能需要四工器或多天線方案才能解決。其他兩種類型涉及同一頻帶內的頻譜合并。

　　載波聚合對濾波器的設計有幾個方面的影響。對于遠隔頻帶的聚合，分割信號的同向雙工器產生額外損耗，該損耗必須由低損耗濾波器做出補償。另外，濾波器阻帶的衰減也必須規劃，以確保其他聚合頻帶的充分衰減。最后，對于相鄰頻帶，需要采用更復雜的多工器。

載波聚合提高吞吐速度

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