波濾器是射頻前端重要的模塊之一。顧名思義，波濾器的主要功能是“濾波”，即通過(guò)有信號(hào)，阻擋干擾信息。

圖：射頻前端中的波濾器

在射頻通信系統(tǒng)中，“頻譜”是非常寶貴且擁擠的資源。除了與我們生活息息相關(guān)的5G、4G、WI-FI、GPS及藍(lán)牙信號(hào)外，還有通信衛(wèi)星、軍用衛(wèi)星以及氣象監(jiān)測(cè)等信號(hào)。在實(shí)際生活中，無(wú)線信號(hào)無(wú)處不在，所以，就需要射頻“濾波器”將無(wú)用信號(hào)處理干凈。

圖：擁擠的頻譜資源

在射頻前端系統(tǒng)中，波濾器的功能是：

用于發(fā)射時(shí)，波濾器可以將有用信號(hào)從眾多噪聲信號(hào)中過(guò)濾出來(lái)

用于接收時(shí)，波濾器可以將有用信號(hào)之外的干擾信號(hào)過(guò)濾干凈

波濾器發(fā)射及接收通路的功能如下圖所示。

圖：發(fā)射通路的波濾器特性

圖：接收通路的波濾器特性

波濾器的主要衡量指標(biāo)

波濾器的核心功能是通過(guò)特定頻率信號(hào)，抑制帶外信號(hào)，所以波濾器的主要指標(biāo)有：

中心頻率

帶寬

插損

帶外抑制

同時(shí)，放置在發(fā)射通路時(shí)，波濾器還需要考慮功率耐受特性以及溫度特性，于是以下指標(biāo)波濾器的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：

溫度特性

功率耐受

圖：典型的波濾器頻率響應(yīng)示意圖

中心頻率及帶寬

帶通（帶阻））波濾器的中心頻率是指通帶（阻帶）的中心頻率，帶寬是指通帶（阻帶）[敏感詞]頻率與[敏感詞]頻率之差。

波濾器作為選頻器件，中心頻率及帶寬是其基本指標(biāo)。波濾器的分類通常也是根據(jù)工作頻率而分，如B40、B3、B8、n41、n78波濾器等，就是指工作在相應(yīng)頻段的波濾器。

波濾器的帶寬一般由根據(jù)3GPP得需求而確定。比如，按照3GPP的規(guī)定，B3的發(fā)射頻率在1.71-1.785GHz，接收頻率在1.805-1.880GHz，于是B3的發(fā)射濾波器和接受濾波器就需要分別覆蓋75MHz的帶寬。

插損

波濾器的插損是指波濾器對(duì)有用信號(hào)的衰減程度。

發(fā)射波濾器位于PA輸出端，在PA輸出功率相同的條件下，波濾器的插損越小，整個(gè)模塊的輸出功率就越大；同理，在模塊發(fā)射功率相同的條件下，濾波器的插損越小，也就意味著需要PA輸出的功率越小，PA的功耗就越低，模塊就更省電。

接受波濾器位于LNA之前，其插損直接決定了對(duì)接受鏈路噪聲系數(shù)的貢獻(xiàn)，可以通過(guò)一下噪聲系數(shù)計(jì)算公式看出。插損越大，系統(tǒng)NF越大。

因此，其他條件不變的情況下，減小波濾器插損，可以有效提高系統(tǒng)接靈敏度。

阻抗及收斂性

阻抗，即波濾器的輸入輸出阻抗，收斂性是指阻抗隨頻率的變化程度。

阻抗及收斂性直接影響波濾器的輸入輸出反射系數(shù)。波濾器的阻抗需要與外部電路匹配，越接近目標(biāo)阻抗，對(duì)有用信號(hào)的反射越小，帶內(nèi)插損就越??；阻抗越收斂，帶內(nèi)波動(dòng)就越小。

圖：反射與阻抗收斂性

此外，波濾器阻抗還以影響系統(tǒng)其它部分。

如發(fā)射鏈路中，波濾器位于PA輸出端，PA設(shè)計(jì)時(shí)為了達(dá)到最大輸出功率，會(huì)采用LoadPull方法得到最佳輸出阻抗。

當(dāng)波濾器阻抗偏離50時(shí)，會(huì)造成下列問(wèn)題：

波濾器與匹配電路之間，以及波濾器與開(kāi)關(guān)之間反射增加，鏈路插損增加；

PA輸出端的阻抗偏離最佳輸出阻抗，PA最大輸出功率減小。

以上問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致發(fā)射鏈路輸出功率減小，使系統(tǒng)性能下降。

帶外抑制

帶外抑制是指波濾器對(duì)通帶以外的信號(hào)的衰減能力。波濾器進(jìn)行帶外抑制的原因如下：

發(fā)射通路

為了保證手機(jī)終端能夠正常工作，減小各頻段間的干擾，3GPP對(duì)終端發(fā)射通道的帶外抑制指標(biāo)提出了一系列要求，包括對(duì)諧波、互調(diào)等非線性分量的抑制，以及CA/ENDC場(chǎng)景下多頻段共存的帶外抑制指標(biāo)等（詳見(jiàn)3GPP協(xié)議）

由于PA本身對(duì)待外的抑制能力不足，所以需要在輸出端加波濾器使最終的帶外抑制指標(biāo)符合3GPP規(guī)范。

接收通路

射頻系統(tǒng)在接收時(shí)，來(lái)自外界或自身產(chǎn)生的干擾信號(hào)會(huì)導(dǎo)致接收端出現(xiàn)desense，即靈敏度惡化。

為了避免或減小desense，就需要波濾器對(duì)那些能夠引入帶內(nèi)噪聲的干擾進(jìn)行抑制，具體要求就反映在帶外抑制的指標(biāo)上。

下表給出了波濾器需要考慮的一系列帶外抑制點(diǎn)，具體以制度需根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求分析。

表：波濾器帶外抑制指標(biāo)需求

溫漂特性

波濾器的工作頻率會(huì)隨溫度的變化產(chǎn)生漂移，該特性稱為溫漂。

溫漂特性會(huì)是波濾器通帶產(chǎn)生偏移，會(huì)影響通帶的插損，尤其是通帶邊緣位置的插損，以及帶外抑制，如下圖所示。

波濾器溫漂特性示意圖

上圖中，在同樣的spec要求下，圖（a）溫漂較大，通帶和阻帶的一部分在高低溫度下已經(jīng)不滿足指標(biāo)的要求。經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償處理后，圖（b）溫漂較小，高低溫下均滿足指標(biāo)的要求。在波濾器設(shè)計(jì)時(shí)，需要盡量減小溫漂，適當(dāng)拓寬通帶的范圍，減小過(guò)渡帶范圍，保證偏移后的通帶仍能覆蓋目標(biāo)頻段，帶外抑制仍能滿足指標(biāo)要求。

衡量波濾器溫漂特性的指標(biāo)是頻率溫度系數(shù)，即TCF，其計(jì)算方法如下：












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