濾波器是射頻系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵部件之一，其主要功能是進行頻率選擇，即讓需要的頻率信號通過，同時反射不需要的干擾頻率信號。在現(xiàn)代電子設(shè)備中，濾波器的作用至關(guān)重要，它能夠有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力和信號質(zhì)量。

經(jīng)典的濾波器應(yīng)用實例常見于接收機或發(fā)射機前端。從相關(guān)圖示中可以看到，濾波器廣泛應(yīng)用在接收機中的射頻、中頻以及基帶部分。盡管隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字濾波器有取代基帶部分甚至中頻部分模擬濾波器的趨勢，但射頻部分的濾波器仍然不可替代。這充分說明了濾波器在射頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵地位。

濾波器的分類方法多種多樣。按頻率選擇的特性可分為低通、高通、帶通、帶阻濾波器等；按實現(xiàn)方式可分為 LC 濾波器、聲表面波 / 體聲波濾波器、螺旋濾波器、介質(zhì)濾波器、腔體濾波器、高溫超導(dǎo)濾波器、平面結(jié)構(gòu)濾波器；按不同的頻率響應(yīng)函數(shù)可分為切比雪夫、廣義切比雪夫、巴特沃斯、高斯、貝塞爾函數(shù)、橢圓函數(shù)等。這些不同的分類方法從不同的特性需求角度描述了濾波器的特征，也體現(xiàn)出在實際工程應(yīng)用中，對濾波器的需求需要綜合考量。例如，在為用戶需求進行設(shè)計時，就需要全面考慮用戶的各種需求。

在選擇濾波器時，首先要確定使用低通、高通、帶通還是帶阻濾波器。下面著重介紹按頻率選擇特性分類的高通、低通、帶通以及帶阻濾波器的頻率響應(yīng)特性及其作用。常用的濾波器是低通和帶通。低通濾波器在混頻器部分的鏡像抑制、頻率源部分的諧波抑制等方面有廣泛應(yīng)用；帶通濾波器則在接收機前端信號選擇、發(fā)射機功放后雜散抑制、頻率源雜散抑制等方面發(fā)揮著重要作用。

濾波器在微波射頻系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，作為功能性部件，必然有對應(yīng)的電性能指標(biāo)來描述系統(tǒng)對該部件的性能需求。不同的應(yīng)用場合對濾波器的某些電器性能特性有不同要求。描述濾波器電性能的技術(shù)指標(biāo)包括階數(shù)（級數(shù)）、帶寬 / 相對帶寬、截止頻率、駐波、帶外抑制、紋波、損耗、通帶平坦度、相位線性度、群時延、群時延波動、功率容量、相位一致性、幅度一致性、工作溫度范圍等。下面對這些電性能指標(biāo)逐一進行解釋：

• 階數(shù)（級數(shù)）：對于高通和低通濾波器，階數(shù)是濾波器中電容、電感的個數(shù)總和；對于帶通濾波器，階數(shù)是并聯(lián)諧振器的總數(shù)；對于帶阻濾波器，階數(shù)是串聯(lián)諧振器與并聯(lián)諧振器的總數(shù)。
• 帶寬 / 相對帶寬：該指標(biāo)通常用于帶通濾波器，表征可以通過濾波器的信號頻率范圍，體現(xiàn)濾波器的頻率選擇能力。相對帶寬是帶寬與中心頻率的百分比。
• 截止頻率：通常用于高通和低通濾波器。對于低通濾波器，截止頻率表征濾波器能通過的頻率范圍；對于高通濾波器，截止頻率表征濾波器能通過的頻率范圍。
• 駐波：即矢網(wǎng)測得的 S11，表示濾波器端口阻抗與系統(tǒng)所需阻抗的匹配程度，反映輸入信號有多少未能進入濾波器而被反射回輸入端。
• 損耗：表示信號通過濾波器后損失的能量，也就是濾波器消耗的能量。
• 通帶平坦度：濾波器通帶范圍內(nèi)損耗值與損耗值之差的，表征濾波器對不同頻率信號的能量消耗的區(qū)別。
• 帶外抑制：濾波器通帶頻率范圍以外的 “衰減量”，表征濾波器對不需要的頻率信號的選擇能力。
• 紋波：濾波器通帶內(nèi) S21 曲線起伏的波峰與波谷之間的差值。
• 相位線性度：濾波器通帶頻率范圍內(nèi)相位與一條與中心頻率時延相等的傳輸線之間的相位差值，表征濾波器的色散特性。
• 群時延：濾波器通帶范圍內(nèi)信號從輸入端口傳輸至輸出端口所用的時間。
• 群時延波動：濾波器通帶范圍內(nèi)群時延值與值之差，表征濾波器的色散特性。
• 功率容量：可以輸入濾波器的通帶信號的功率。
• 相位一致性：同一指標(biāo)同一批次不同濾波器之間的傳輸信號相位的差值，表征批次濾波器之間的差別（一致性）。
• 幅度一致性：同一指標(biāo)同一批次不同濾波器之間的傳輸信號損耗的差值，表征批次濾波器之間的差別（一致性）。

接下來介紹幾種常見濾波器的特點：

• LC 濾波器：是一種基本的濾波器類型，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低等優(yōu)點，但在一些高性能要求的場合可能存在局限性。
• 聲表面波 / 體聲波濾波器：采用將電能轉(zhuǎn)換為表面聲波的方式，利用聲波共振效應(yīng)實現(xiàn)濾波。其特點是體積非常小，Q 值相對 LC 高，采用半導(dǎo)體工藝適合批量生產(chǎn)。例如，一只 800MHz 左右的濾波器體積大概只有一個 0805 電容大小。不過，它的功率容量小，不適合小批量定制產(chǎn)品，研發(fā)周期長，研發(fā)成本高，通常應(yīng)用在終端消費電子產(chǎn)品中。
• 螺旋濾波器：是一種半集總參數(shù)的濾波器，采用放置在空腔內(nèi)的螺旋電感的自諧振來實現(xiàn)諧振器，通過相鄰諧振器的空間磁場實現(xiàn)耦合。其優(yōu)點是體積較腔體小，Q 值、功率容量較 LC 高；缺點是較難實現(xiàn)寬帶，高頻部分電感不易實現(xiàn)，通常用在 500MHz 以下 20% 相對帶寬，100W 平均功率，對插損有一定要求的場合。
• 介質(zhì)濾波器：采用介質(zhì)填充的四分之一波長短路線或者二分之一開路線實現(xiàn)的半集總濾波器。其優(yōu)點是 Q 值較 LC 高，可以實現(xiàn)較 LC 濾波器頻率高的濾波器；缺點是寄生較近，諧振器需要定制。
• 梳狀腔體濾波器與交指濾波器：交指濾波器的特點是可以實現(xiàn)寬帶，如果采用冗余諧振桿，考慮到機加的線性，其相對帶寬通?？梢詫掃_(dá) 60%。同時在 K 波段時，寬帶的梳狀濾波器機加基本無法加工并且調(diào)試螺釘無法放置，因此在該條件下通常采用交指結(jié)構(gòu)。交指結(jié)構(gòu)與梳狀相比其寄生通帶較近，通常其寄生通帶在 1.8F0 左右。同體積下，交指濾波器較梳狀濾波器功率容量大。