高頻濾波器線路板已經(jīng)變成無線產(chǎn)品中越來越關(guān)緊的組成局部,尤其是那一些頻譜受限止的無線產(chǎn)品。各類型射頻/微波濾波器能輔佐無線電發(fā)射和收繳組件在令人滿意的信號(hào)下辦公,而免受外部信號(hào)的干擾。PCB電路濾波器可以預(yù)設(shè)成適應(yīng)各種頻段的濾波器:涵蓋帶通、帶阻、低通或高通濾波器。這些個(gè)濾波器可運(yùn)用多種不一樣的傳道輸送線技術(shù):涵蓋微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)(CPW)傳道輸送線。為了取得最佳性能,濾波器預(yù)設(shè)工程師應(yīng)當(dāng)運(yùn)用最佳特別的性質(zhì)的印制線路板(PCB)材料來預(yù)設(shè)射頻/微波濾波器。電路板料料的挑選不止影響濾波器的性能,甚至于還會(huì)影響濾波器電路的尺寸。
濾波器的效用是讓有用信號(hào)的頻譜經(jīng)過,屏蔽不必的信號(hào),同時(shí)還要減小目的信號(hào)的衰減。不一樣類型濾波器可以在信號(hào)的頻譜地區(qū)范圍內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)以下不一樣功能:阻帶、通帶、以及阻帶與通帶之間的過渡帶。例如,低通濾波器的通帶在低于目的頻率的局部,阻帶在高于目的頻率的局部,過渡帶位于通帶和阻帶之間。高通濾波器則相反。通帶在高于目的頻率的局部,阻帶在低于目的頻率的局部,一樣他們之間也存在一個(gè)過渡帶。帶通濾波器則由通帶、上、下阻帶以及兩個(gè)過渡帶地區(qū)范圍組成。而帶阻濾波器正巧相反,由過渡帶區(qū)連署阻帶和上下通帶。
不一樣濾波器的過渡帶可以由不一樣的傳交函數(shù)來表達(dá)。例如,切比雪夫?yàn)V波器,從通帶到阻帶的過渡曲線很陡峻;即在很窄的頻譜內(nèi)由最低的信號(hào)傷耗過渡到無上的信號(hào)衰減。巴特沃斯或二項(xiàng)式濾波器則可以使通帶平而光滑地過渡到阻帶。它需求一個(gè)更寬的過渡帶來成功實(shí)現(xiàn)濾波器兩個(gè)頻段間的過渡。與切比雪夫?yàn)V波器過渡帶較窄相形,其優(yōu)勢(shì)是可以減低傷耗和紋波。
濾波器的頻率響應(yīng)其實(shí)是它在不一樣頻譜地區(qū)范圍響應(yīng)的疊加。傳交函數(shù)對(duì)通帶和阻帶的傷耗特別的性質(zhì)具備尤其大的影響。切比雪夫?yàn)V波器能成功實(shí)現(xiàn)從通帶到阻帶迅速且沒有遇到困難的過渡,但在幅度上的變動(dòng)或撩動(dòng)會(huì)增加通帶的輸入傷耗。巴特沃斯濾波器可以成功實(shí)現(xiàn)更加平緩的通帶插進(jìn)去傷耗的過渡,但與切比雪夫?yàn)V波器相形對(duì)其接近通帶的信號(hào)衰減較少。
PCB電路濾波器預(yù)設(shè)工程師不止需求預(yù)設(shè)所需頻率范圍內(nèi)的濾波器響應(yīng)特別的性質(zhì),并且還需求經(jīng)過運(yùn)用阻抗般配節(jié)來減損濾波器輸入和輸出端口的傳道輸送和反射傷耗。輸入和輸出端口一般認(rèn)為合適而使用同軸連署器,況且最常用的特別的性質(zhì)阻抗是50。電路板料的挑選對(duì)一個(gè)特別指定的濾波器的預(yù)設(shè)有啥子影響,為何要用這種特別類型的電路材料,而不是其它的?
在預(yù)設(shè)之前,濾波器預(yù)設(shè)工程師會(huì)把介電常數(shù)(DK)作為用篩子選PCB電路板料料的關(guān)鍵參變量。一般PCB濾波用具備諧振電路的結(jié)構(gòu),例如,用于邊緣耦合微帶線帶通濾波器的四分之一波長或半波長諧振器。特別指定諧振器特別的性質(zhì)的傳道輸送線電路的尺寸配合得當(dāng)振頻率,由板料的介電常數(shù)表決。當(dāng)小規(guī)模化變成濾波器預(yù)設(shè)的一個(gè)關(guān)緊指標(biāo)時(shí),就需求具備較高介電常數(shù)的板料,這種高DK材料可以預(yù)設(shè)出滿意波長和頻率要求的小規(guī)模濾波器諧振器結(jié)構(gòu)。一般事情狀況下,為了保障可預(yù)先期待的、可重復(fù)的濾波器配合得當(dāng)振性能,需求電路板料的介電常數(shù)應(yīng)盡有可能維持完全一樣,以及保障嚴(yán)明的公差。
很多預(yù)設(shè)工程師在用計(jì)算機(jī)摹擬仿真濾波器時(shí)一般將材料的z軸介電常數(shù)作為材料的起初介電常數(shù)字。它們有可能沒有認(rèn)識(shí)到所選材料是各向異性的:x-y最簡單的面的介電常數(shù)與z軸(厚度)方向的介電常數(shù)字是不一樣的。因?yàn)楦飨虍愋裕跍?zhǔn)確建模和預(yù)設(shè)適應(yīng)的微帶邊緣耦合帶通濾波器,x-y最簡單的面的耦合場應(yīng)被計(jì)算為x-y最簡單的面介電常數(shù)字的函數(shù)。額外,濾波器預(yù)設(shè)者可以挑選更多的各向同性的電路板料,以簡化預(yù)設(shè)過程。
在普通事情狀況下,較低介電常數(shù)字的電路板料比較高介電常數(shù)字的電路板料的各向同性要好。羅杰斯高頻板的兩款商用電路板料料:RO3003和RO3010電路材料作別具備較低和較高的介電常數(shù)字,并且作別具備不一樣程度的各向同性。RO3003層壓板料的z軸介電常數(shù)是3.00(z軸公差為±0.04),一樣地,x-y最簡單的面也具備較低的介電常數(shù)字。RO3003可以覺得是一款真正的各向同性材料。當(dāng)運(yùn)用商用計(jì)算機(jī)匡助工程(CAE)施行電路仿真時(shí),預(yù)設(shè)耦一共振結(jié)構(gòu)濾波器,如微帶邊緣耦合帶通濾波器,往往仿真與第一次預(yù)設(shè)高度吻合。
不過,在某一給定頻率下需求預(yù)設(shè)更小的濾波器電路板,RO3010電路板料有更高的z軸介電常數(shù)字,其值為10.2(z軸±0.30公差)。它比RO3003材料具備更加表面化的各向異性,其x-y最簡單的面的介電常數(shù)夜里值班靠近RO3003材料的3.0。這意味著濾波器的預(yù)設(shè)和計(jì)算機(jī)摹擬仿真務(wù)必思索問題x-y最簡單的面的介電常數(shù)字與RO3010材料的z軸介電常數(shù)字的差別。但這種材料較高的介電常數(shù)會(huì)顯著增加諧振結(jié)構(gòu)的耦合,因此改善濾波器預(yù)設(shè)的群體性能同時(shí)由大變小其尺寸。