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濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域分析

傳感器技術(shù) ? 來源:傳感器技術(shù) ? 2023-05-26 10:23 ? 次閱讀

濾波是信號處理中的一項基本而重要的技術(shù)。利用濾波技術(shù)可以從各種信號中提取出所要的信號,濾除不需要的干擾信號。濾波器是信號的頻域分析中的一個重要元器件

濾波器種類繁多,各種濾波器具有不同的性能特點,因此在濾波器選擇時,通常需要綜合考慮客戶的實際使用環(huán)境以及客戶性能需求才能做出正確、有效、可靠的選擇。

濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器,模擬濾波器用來處理模擬信號或連續(xù)的信號,數(shù)字濾波器用來處理離散的數(shù)字信號。

模擬濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機關(guān)團體的配電網(wǎng)中,如:電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)等。

通信行業(yè)

為了滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機房的運行需要,通信配電系統(tǒng)中的UPS使用容量在大幅上升。據(jù)調(diào)查,通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為UPS、開關(guān)電源、變頻空調(diào)等。

其產(chǎn)生的諧波含量都較高,且這些諧波源設(shè)備的位移功率因數(shù)極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,延長通信設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命,并且使配電系統(tǒng)更符合諧波環(huán)境的設(shè)計規(guī)范。

半導(dǎo)體行業(yè)

大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的3次諧波非常嚴重,主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設(shè)備。3次諧波屬于零序諧波,具備在中性線匯集的特點,導(dǎo)致中性線壓力過大,甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象,存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。

諧波還會造成斷路器跳閘,耽誤生產(chǎn)時間。3次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流,加速了變壓器的老化。嚴重的諧波污染必然對配電系統(tǒng)中的設(shè)備使用效率和壽命造成影響。

石化行業(yè)

由于生產(chǎn)的需要,石化行業(yè)中存在著大量泵類負載,并且不少泵類負載都配有變頻器。變頻器的大量應(yīng)用使石化行業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。

目前絕大部分變頻器整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖將交流轉(zhuǎn)化為直流,因此產(chǎn)生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現(xiàn)為對電力設(shè)備的危害及在計量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。

化纖行業(yè)

為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質(zhì)量,以及延長爐齡、節(jié)省能源,在化纖行業(yè)常用到電助熔加熱設(shè)備,借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設(shè)備會產(chǎn)生大量的諧波,且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。

鋼鐵/中頻加熱行業(yè)

鋼鐵業(yè)中常用到的中頻爐、軋機、電弧爐等設(shè)備都會對電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響,使電容補償柜過載保護動作頻繁、變壓器和供電線路發(fā)熱嚴重、熔斷器頻繁熔斷等,甚至引起電壓跌落、閃變。

汽車制造業(yè)

焊機是汽車制造業(yè)中不可少的設(shè)備,由于焊機具有隨機性、快速性及沖擊性的特點,使大量使用焊機造成嚴重的電能質(zhì)量問題,造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)、自動化程度高的機器人由于電壓不穩(wěn)而不能工作,無功補償系統(tǒng)無法正常使用等情況。

直流電機諧波治理

大型直流電機場所都需要先通過整流設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,由于此類工程的負載容量都較大,因此在交流側(cè)存在嚴重的諧波污染,造成電壓畸變,嚴重時會引起事故。

自動化生產(chǎn)線和精密設(shè)備的使用

在自動化生產(chǎn)線和精密設(shè)備場合,諧波會影響到其正常使用,使智能控制系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等出現(xiàn)故障。

醫(yī)院系統(tǒng)

醫(yī)院對供電的連續(xù)性和可靠性有非常嚴格的要求,0類場所自動恢復(fù)供電時間T≤15S,1類場所自動恢復(fù)供電時間0.5S≤T≤15S, 2類場所自動恢復(fù)供電時間T≤0.5S,電壓總諧波畸變率THDu≤3%,X光機、CT機、核磁共振都是諧波含量極高的負載。

劇場/體育館

可控硅調(diào)光系統(tǒng)、大型LED設(shè)備等都是諧波源,在運行過程中會產(chǎn)生大量的三次諧波,不但造成配電系統(tǒng)的電力設(shè)備效率低下,而且還會造成燈光頻閃,對通信、有線電視等微弱電回路產(chǎn)生雜音,甚至產(chǎn)生故障。

在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中,數(shù)字濾波器應(yīng)用也極為廣泛,這里列舉部分應(yīng)用最成功的領(lǐng)域。

語音處理

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語音處理是最早應(yīng)用數(shù)字濾波器的領(lǐng)域之一,也是最早推動數(shù)字信號處理理論發(fā)展的領(lǐng)域之一。該領(lǐng)域主要包括5個方面的內(nèi)容:

第一,語音信號分析。即對語音信號的波形特征、統(tǒng)計特性、模型參數(shù)等進行分析計算;

第二,語音合成。即利用專用數(shù)字硬件或在通用計算機上運行軟件來產(chǎn)生語音;

第三,語音識別。即用專用硬件或計算機識別人講的話,或者識別說話的人;

第四,語音增強。即從噪音或干擾中提取被掩蓋的語音信號。

第五,語音編碼。主要用于語音數(shù)據(jù)壓縮,目前已經(jīng)建立了一系列語音編碼的國際標準,大量用于通信和音頻處理。

圖像處理

數(shù)字濾波技術(shù)以成功地應(yīng)用于靜止圖像和活動圖像的恢復(fù)和增強、數(shù)據(jù)壓縮、去噪音和干擾、圖像識別以及層析X射線攝影,還成功地應(yīng)用于雷達、聲納、超聲波和紅外信號的可見圖像成像。

在現(xiàn)代通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),幾乎沒有一個分支不受到數(shù)字濾波技術(shù)的影響。信源編碼、信道編碼、調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮以及自適應(yīng)信道均衡等,都廣泛地采用數(shù)字濾波器,特別是在數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像通信、多媒體通信等應(yīng)用中,離開了數(shù)字濾波器,幾乎是寸步難行。其中,被認為是通信技術(shù)未來發(fā)展方向的軟件無線電技術(shù),更是以數(shù)字濾波技術(shù)為基礎(chǔ)。

電視、雷達

數(shù)字電視取代模擬電視已是必然趨勢。高清晰度電視的普及指日可待,與之配套的視頻光盤技術(shù)已形成具有巨大市場的產(chǎn)業(yè);可視電話和會議電視產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。

視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)所取得的成就和標準化工作,促成了電視領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,而數(shù)字濾波器及其相關(guān)技術(shù)是視頻壓縮和音頻壓縮技術(shù)的重要基礎(chǔ)。

雷達信號占有的頻帶非常寬,數(shù)據(jù)傳輸速率也非常高,因而壓縮數(shù)據(jù)量和降低數(shù)據(jù)傳輸速率是雷達信號數(shù)字處理面臨的首要問題。告訴數(shù)字器件的出現(xiàn)促進了雷達信號處理技術(shù)的進步。

在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)中,數(shù)字信號處理部分是不可缺少的,因為從信號的產(chǎn)生、濾波、加工到目標參數(shù)的估計和目標成像顯示都離不開數(shù)字濾波技術(shù)。雷達信號的數(shù)字濾波器是當(dāng)今十分活躍的研究領(lǐng)域之一。聲納信號處理分為兩大類,即有源聲納信號處理和無源聲納信號處理,有源聲納系統(tǒng)涉及的許多理論和技術(shù)與雷達系統(tǒng)相同。

音樂

數(shù)字濾波器為音樂領(lǐng)域開辟了一個新局面,在對音樂信號進行編輯、合成、以及在音樂中加入交混回響、合聲等特殊效果特殊方面,數(shù)字濾波技術(shù)都顯示出了強大的威力。數(shù)字濾波器還可用于作曲、錄音和播放,或?qū)εf錄音帶的音質(zhì)進行恢復(fù)等。

有源電力濾波器在機場的應(yīng)用

電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的根本原因是一些具有非線性伏安特性的輸配電和用電設(shè)備。當(dāng)電流流經(jīng)非線性負載時,與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成了非正弦波電流,從而產(chǎn)生諧波。諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行,給同一網(wǎng)絡(luò)的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。

飛機作為一種便捷的交通方式給人們?nèi)粘=煌ㄉ顜砹硕鄻踊倪x擇,隨之機場也在逐年擴建。但在機場的低壓配電系統(tǒng)中,存在著大量的諧波源,如機場助航燈、直流電機、電爐、軋機、電焊機等,這些諧波源具有電流畸變大、諧波頻譜范圍廣、無功需求變化快等特點。

這類負載產(chǎn)生的諧波,危及配電系統(tǒng)的正常運行,甚至引發(fā)嚴重的電氣事故。其中以機場助航燈光系統(tǒng)為例,助航燈光負載設(shè)備不斷增加,機場燈光站大量使用可控硅調(diào)光設(shè)備,導(dǎo)致產(chǎn)生大量的諧波電流,對電能質(zhì)量造成污染,同時附加電流和額外的熱效應(yīng)對各類電氣設(shè)備和電纜線路安全也造成一定危害。因此,對機場助航燈光站電力諧波問題進行分析與治理極為重要。

目前電力系統(tǒng)諧波治理主要存在兩大主流方式:無源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)。機場燈光站采用的大功率電力半導(dǎo)體調(diào)光設(shè)備,會產(chǎn)生大量高次諧波(主要是3 倍次諧波以外的所有奇次諧波),而無源濾波器對每次諧波都要單獨設(shè)計單諧振濾波器,設(shè)計參數(shù)要跟系統(tǒng)阻抗有關(guān)(計算系統(tǒng)阻抗很繁瑣,并且系統(tǒng)逐年擴建,系統(tǒng)阻抗也會變化);無源濾波不能對諧波完全消除,反而存在著放大諧振的危險;電容的老化也會使原來設(shè)計諧振點偏移而達不到濾除目標諧波的目的;無源濾波系統(tǒng)適合負荷單一、穩(wěn)定的場合。

與無源濾波器相比,有源濾波系統(tǒng)具有高度可控性和快速響應(yīng)性(≤1ms),能補償各次諧波,可抑制閃變、補償無功,有一機多能的特點;在性價比上較為合理;濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險;具有自適應(yīng)功能,可自動跟蹤補償變化著的諧波。

其基本原理是從諧波源(被補償對象)負載回路中檢測出諧波電流,由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而相位相反的補償電流波形,用以抵消諧波源負載所產(chǎn)生的諧波電流,從而使電網(wǎng)側(cè)電流只含有基波分量。

治理效果:

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FIR濾波器在音響系統(tǒng)中的應(yīng)用

通常情況下,我們使用IIR EQ是對音響系統(tǒng)或者某個通路的頻率響應(yīng)曲線進行修正,這是我們使用這種均衡器的目的。事實上,大多數(shù)情況下,它可以幫我們實現(xiàn)這個目標。實際使用中PEQ和GEQ有一定區(qū)別,但不論哪種形式的EQ,只要它功能足夠強大,基本上可以達到與我們預(yù)期的目的。

但不幸的是,IIR EQ在對系統(tǒng)或者通道的頻響曲線按我們個人的意志進行修正的同時,它也帶來了一個副產(chǎn)品——該音響系統(tǒng)或者通道的相位響應(yīng)遭到了破壞。而且,大體的規(guī)律是:IIR EQ對頻響的改變幅度越大,則伴隨著其對對應(yīng)系統(tǒng)或者通道相位響應(yīng)的破壞越嚴重。

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音響系統(tǒng)中使用高通濾波器(也可以認為是IIR EQ的一種)對相位的影響示意

不過,在科技高度發(fā)展的今天,F(xiàn)IR這個曾經(jīng)被大量的應(yīng)用于通信等其它領(lǐng)域的技術(shù)能夠被應(yīng)用到音響系統(tǒng),這的確也是一件好事兒。

因為,它解決了IIR EQ所不能解決的問題,那就是作為EQ的另一種類型,它可以只對音響系統(tǒng)的頻響做修正而不影響其相位響應(yīng);它也可以只對音響系統(tǒng)的相位做修正而不影響頻響(這不是跟“全通濾波器”相似嗎?的確是,但是它的靈活性和功能性比AP強大多了);它還可以同時修正系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)。

這么一說,F(xiàn)IR EQ除了對系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)沒有修正能力這外,幾乎無所不能了?的確如此,但是,它也是有副作用的!

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使用FIR處理器對500Hz以上的信號進行頻響和相位處理前后的對比結(jié)果

因為FIR濾波器是一種數(shù)字濾波器,無法用模擬電路實現(xiàn),所以,它對信號進行處理的時候,會或多或少的需要時間成本。換句話說,使用了FIR濾波器的音響系統(tǒng)會有額外的延時,而IIR因為可以用模擬電路來實現(xiàn),則無此詬病,所謂任何事情都有兩面性,有好的一面就會有不好的另一面。雖然,時間成本也是我們必須要考慮的因素,但至少對于中高頻信號,幾個毫秒的時間成本我們也不需要過于心疼。

而具體需要多少時間成本,主要決定于需要FIR處理的頻率范圍。頻率越低的聲音其周期也越長。很簡單我們可以想到,作為數(shù)字信號處理器的FIR,至少需要聲音信號對應(yīng)下限頻率的一個周期的時間對它進行處理。舉例說明,就理想狀況而言,對于500Hz的聲音信號,F(xiàn)IR濾波器需要至少2ms的時間進行處理,當(dāng)然,這個時滯一般情況下我們可以接受。但若是要處理低至50Hz的信號的時候,可能就需要20ms甚至于更長的時間,這對于現(xiàn)場演出來說就會成為一個非常惱人的問題。

通常來說,音響這行業(yè),一定是在不斷的做選擇。因為,永遠沒有最好的方案,只有依當(dāng)下而言更合適的解決辦法。想要更好的頻率響應(yīng)的相位響應(yīng),我們會考慮使用FIR濾波器,但是同時我們又不希望有太大的時延在系統(tǒng)中產(chǎn)生。所以,在現(xiàn)實狀況中,很多廠商選擇用FIR處理系統(tǒng)的中高頻部分,而有IIR EQ以及經(jīng)典的分頻電路處理低頻和超低頻部分。

自適應(yīng)濾波在信號處理中的應(yīng)用

自適應(yīng)濾波器的各種應(yīng)用主要包括:

1、系統(tǒng)建模,其中自適應(yīng)濾波器作為估計未知系統(tǒng)特性的模型。

2、自適應(yīng)噪聲對消器,其中自適應(yīng)濾波器用于估計并對消期望信號中的噪聲分量;

3、數(shù)字通信接收機,其中自適應(yīng)濾波器用于信道識別并提供碼間串?dāng)_的均衡器;

4、自適應(yīng)天線系統(tǒng),其中自適應(yīng)濾波器用于波束方向控制,并可在波束方向圖中提供一個零點以便消除不希望的干擾。

系統(tǒng)辨識或系統(tǒng)建模

對于一個真實的物理系統(tǒng),人們主要關(guān)心其輸入和輸出特性,即對信號的傳輸特性,而不要求完全了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以是一個或多個輸入,也可以有一個或多個輸出。通信系統(tǒng)的辨識問題是通信系統(tǒng)的一個非常重要的問題。所謂系統(tǒng)辨識,實質(zhì)上是根據(jù)系統(tǒng)的輸入和輸出信號來估計或確定系統(tǒng)的特性以及系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)或傳遞函數(shù)。

系統(tǒng)辨識和建模是一個非常廣泛的概念,在控制、通信和信號處理等領(lǐng)域里都有重要意義。實際上,系統(tǒng)辨識和建模不僅局限于傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域,而且可以用來研究社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和生物系統(tǒng)等。

本節(jié)只討論通信和信號處理中的系統(tǒng)辨識和建模問題。采用濾波器作為通信信道的模型,并利用自適應(yīng)系統(tǒng)辨識的方法對通信信道進行辨識,從而可以進一步地對通信信道進行均衡處理。

如果把通信信道看成是一個“黑箱”,僅知道“黑箱”的輸入和輸出;以一個自適應(yīng)濾波器作為這個“黑箱”的模型,并且使濾波器具有與“黑箱”同樣的輸入和輸出。自適應(yīng)濾波器通過調(diào)制自身的參數(shù),使濾波器的輸出與“黑箱”的輸出相“匹配”。

這里的“匹配”通常指最小二乘意義上的匹配。這樣,濾波器就模擬了通信信道對信號的傳輸行為。盡管自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)與真實的通信信道不一樣,但是它們在輸入、輸出響應(yīng)上保持高度一致。

因此,在這個意義上,自適應(yīng)濾波器就是這個未知“黑箱”系統(tǒng)的模型。并且還可以發(fā)現(xiàn),如果自適應(yīng)濾波器具有足夠多的自由度(可調(diào)節(jié)參數(shù)),那么,自適應(yīng)濾波器可以任意程度地模擬這個“黑箱”。

假定未知信道為有限沖激響應(yīng)(FIR)結(jié)構(gòu),構(gòu)造一個FIR結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)濾波器,用一偽隨機系列作為系統(tǒng)的輸入信號x(n),同時送入未知信道系統(tǒng)和自適應(yīng)濾波器。

調(diào)整自適應(yīng)濾波器的系數(shù),使誤差信號e(n)的均方誤差達到最小,則自適應(yīng)濾波器的輸出y(n)近似等于通信系統(tǒng)的輸出d(n)??梢宰C明,加性噪聲v(n)的存在并不影響自適應(yīng)濾波器最終收斂到最優(yōu)維納解。

可以認為,具有相同輸入和相似輸出的兩個FIR系統(tǒng),應(yīng)該具有相似的特性。因此,可以采用自適應(yīng)濾波器的特性或其單位脈沖響應(yīng)來近似替代未知系統(tǒng)的特性或單位脈沖響應(yīng)。

FBAR濾波器在智能手機中的應(yīng)用

現(xiàn)代智能手機中一個非常重要的部分是射頻(RF)濾波器,正如它的基本原理,濾波器主要應(yīng)用于通過需要并拒絕不要的頻率,以使手機中的許多接收器可以只處理預(yù)期的信號。

在過去,手機通常只在全球特定地區(qū)的少數(shù)頻段中工作,然而對于現(xiàn)代化的手機,基本上會在相同時間于多個無線頻段工作,包括移動通信、藍牙(Bluetooth)、WiFi和GPS等,而制造商也希望設(shè)計出可在全球不同地區(qū)和不同電信運營商服務(wù)下工作的產(chǎn)品,要讓手機在更多頻段和地區(qū)工作代表了手機對射頻濾波的要求越來越高。

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在前幾代的無線技術(shù)中,濾波要求并不難達成,可能只需使用表面聲波濾波器即可,但隨著運營商網(wǎng)絡(luò)逐漸演進到CDMA和3G,為了可以利用目前的4G/LTE服務(wù),智能手機本身變得更為復(fù)雜,因此手機制造商已經(jīng)開始擴大采用FBAR技術(shù)來解決以下即將討論4G/LTE所面對的獨特問題。

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可在多個頻段工作的4G/LTE手機

最新的智能手機產(chǎn)品在設(shè)計上必須可在全球多個頻段工作,多頻段智能手機的整體尺寸并不會大于前一代,因此如果要在保留給射頻前端電路的相同空間內(nèi)加入更多的濾波器,那么非常明顯地,濾波器本身必須非常小,藉助Microcap微型封裝技術(shù),F(xiàn)BAR濾波器可以通過芯片級封裝滿足絕大多數(shù)的空間受限應(yīng)用。

由于FBAR是基體型材料,因此可以提供非常良好的功率處理能力而不需要使用如SAW濾波器中常見的并行結(jié)構(gòu),另外,F(xiàn)BAR器件的尺寸也會隨著頻率的提高而縮小,這使得FBAR非常適合目前2300MHz到2700MHz,以及未來3.5GHz的新4G/LTE頻段應(yīng)用。

運行于更高數(shù)據(jù)率的4G/LTE智能手機

相較于3G服務(wù),相同數(shù)據(jù)量下4G/LTE的下載速度大約可以達到10倍,也就是說于同樣時間內(nèi)可被下載的數(shù)據(jù)量達到10倍,有幾種方法可以用來實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)率,4G/LTE會依檢測到的信號強度使用不同的調(diào)制方式,簡單地說,信噪比越高,數(shù)據(jù)率就愈高,如由QPSK轉(zhuǎn)換成QAM16/64調(diào)制。

于通過單刀多擲開關(guān)結(jié)合多個雙工器的多頻段4G/LTE手機上,檢測到的信號可能過低而影響數(shù)據(jù)率,F(xiàn)BAR的低插入損耗有助于極大化輸入信號強度,帶來更高的數(shù)據(jù)吞吐量,從而得到更好的用戶體驗和更高的數(shù)據(jù)容量。

采用分頻多工調(diào)制的手機使用允許同時進行信號發(fā)射和接收的雙工器,由于發(fā)射和接收濾波器連接到相同的天線端口,因此彼此間的濾波器隔離就非常重要,較高的隔離會將接收頻段的噪聲降至最低,這可以提高SNR和數(shù)據(jù)率。

提高數(shù)據(jù)率的另一種方法是通過載波聚合,載波聚合以多于一個頻段的同時工作來提高下載數(shù)據(jù)率,部分新LTE頻段占據(jù)相對較小的頻譜,因此這是一個網(wǎng)絡(luò)運營商可以有效提高通信容量的方法。

由于每個頻段的發(fā)射和接收會同時工作,因此不能夠使用開關(guān),從而使用多工器來結(jié)合各個發(fā)射和接收濾波器到相同的天線端口上,當(dāng)以多工器配置結(jié)合時,Avago的FBAR濾波器可以提供低信號損耗路徑,有助于最大限度地提高數(shù)據(jù)率。

智能手機同時使用多個無線信號

目前很難找到?jīng)]有Wi-Fi連線功能的智能手機,依手機工作頻率不同,如果沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波處理,手機發(fā)送的信號可能會干擾Wi-Fi的正常運行。

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使用智能手機作為Wi-Fi熱點時,Wi-Fi會和4G/LTE無線信號同時工作,如果沒有卓越的濾波能力,Wi-Fi收發(fā)器就有可能被遮蔽或者受到Band 7頻帶上LTE信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

今天絕大多數(shù)的手機同時還支持GPS,甚至GLONASS服務(wù),由于GPS/GLONASS信號通常功率非常低,大約在-125dBm ~ -150dBm,因此所有接近GPS頻率的發(fā)射信號都可能影響GPS/GLONASS接收器的靈敏度,AGPS-F001預(yù)濾波器加LNA模塊由于具有陡峭濾波和寬帶衰減能力,因此可以提供移動網(wǎng)絡(luò)、PCS和WiFi信號卓越的帶外遮蔽能力和良好的線性性能。

FBAR技術(shù)優(yōu)勢

電池使用時間是一項經(jīng)常用來進行手機性能測試并相互比較的重要特性,在接收側(cè),我們討論了FBAR的較低插入損耗如何通過補償于射頻前端結(jié)合多頻段所帶來的較高損耗支持4G/LTE手機的更高數(shù)據(jù)率,另一個好處是,通過使手機可以檢測較微弱信號,擴大移動通信的覆蓋范圍,避免造成較差的接收能力甚至掉線。

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在發(fā)射側(cè),較低的發(fā)射濾波器插入損耗代表了在相同天線發(fā)射功率下功率放大器所需的輸出功率較低,相較于其他濾波器技術(shù),Avago的Band 4雙工器帶來的插入損耗改善大約在0.2dB ~ 0.5dB,相當(dāng)于節(jié)省達50mA的電流消耗,因此可以提供更長的電池使用壽命和通話時間。

當(dāng)大多數(shù)應(yīng)用還是基于3G服務(wù)時,只有少數(shù)頻段可以從FBAR技術(shù)獲益,隨著4G/LTE多頻段智能手機的普及,F(xiàn)BAR技術(shù)的特性優(yōu)勢,例如低插入損耗、陡峭濾波曲線、高隔離性和極小化的尺寸等已經(jīng)成為所有主要智能手機制造商快速導(dǎo)入這個技術(shù)的原因。

目前采用FBAR技術(shù)的濾波器、雙工器以及多工器產(chǎn)品已經(jīng)被導(dǎo)入美國、歐洲和亞洲等地區(qū)15個不同工作頻段的智能手機設(shè)計中,隨著新濾波挑戰(zhàn)的出現(xiàn),F(xiàn)BAR技術(shù)將繼續(xù)成為提供解答的優(yōu)先選擇,成為主流技術(shù)。

濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域如此廣泛,以至于想完全列舉他們是根本不可能的,除了以上幾個領(lǐng)域外,還有很多其他的應(yīng)用領(lǐng)域。例如,在軍事上被大量應(yīng)用于導(dǎo)航、制導(dǎo)、電子對抗、戰(zhàn)場偵察;在電力系統(tǒng)中被應(yīng)用于能源分布規(guī)劃和自動檢測;在環(huán)境保護中被應(yīng)用于對空氣污染和噪聲干擾的自動監(jiān)測,在經(jīng)濟領(lǐng)域中被應(yīng)用于股票市場預(yù)測和經(jīng)濟效益分析等等。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域分析

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