Како филтрите со врв ги отстрануваат силните интерферентни сигнали на специфични честоти

Во брзо проширувањето на екосистемот на бежичните комуникации, електромагнетниот спектар станал сè повеќе преполнет. Со истовремената имплементација на 5G мрежи, IoT уреди, сателитски комуникации, радарски системи и радио-емисии, RF ко-постоењето стана една од најкритичните предизвики за RF инженерите.

Еден од најдеструктивните феномени во оваа средина е намалувањето на осетливоста на приемникот (или блокирањето на приемникот). Ова се случува кога силно, непожелно сигнал на специфична фреквенција ќе проникне во системот на приемникот, предизвикувајќи заситување на нискошумскиот појачувач (LNA) или миксерот и правејќи го приемникот неспособен да детектира послаби, пожелни сигнали.

За борба против ова, RF инженерите се потпираат на филтрирачки решенија со високи перформанси. Помеѓу нив, филтерот со врез (познат и како филтер за забрана на опсег или филтер за отфрлање на опсег) служи како хируршки алат. Во овој член се истражува како филтрите со врез елиминираат силни интерферентни сигнали на специфични фреквенции, се влезе во основните инженерски принципи и се истакнуваат напредните кавитетни дизајни на филтри со врез од Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave), кои решаваат критични предизвици со интерференција во современите RF системи.

Разбирање на филтерот со врез: хируршки спектрален алат

За разлика од филтер со пропусна лента што овозможува поминување на специфичен опсег на фреквенции, додека ги намалува сите други, или од нискофреквентни/високофреквентни филтери што го делат спектарот на една точка на отсечување, нотч-филтерот работи обратно. Тој овозможува поминување на скоро сите фреквенции со минимални загуби, освен на многу локализиран, тесен опсег на фреквенции кој го намалува до екстремно ниски нивоа.

Пренос (dB)
0 |-----------------\ /----------------- (Пропусна лента)
| \ \/
| \ \/
| \ \/
-50 |---------------------\--o--/--------------------- (Забранета лента / Нотч)
| f0
+------------------------------------------------- Фреквенција (Hz)

Основните параметри што го дефинираат нотч-филтерот вклучуваат:

1. Централна фреквенција (f0): Точната фреквенција каде што намалувањето (отфрлањето) е максимално.
2. Длабочина на отфрлање (dB): Количината на намалување на сигналот на f0. Во средини со висок степен на интерференција често се бара длабочина на отфрлање од 40 dB до 80 dB или повеќе.
3. Губиток на влезот во пропусниот опсег (dB): Губитокот што го доживуваат посакуваните сигнали надвор од забранениот опсег. Идеално, ова треба да биде што е можно поблиску до 0 dB (обично < 1,0 dB кај висококвалитетните кавитетни филтри), за да се спречи деградацијата на сигналот.
4. К-фактор (фактор на квалитет): Односот помеѓу централната фреквенција и ширината на опсегот на 3 dB (Q = f₀ / Δf). Поголемиот К-фактор укажува на потесен и поостар забранет опсег, што овозможува на филтерот да елиминира интерференција многу близу до посакуваниот комуникациски канал без да го погоди.

Како забранетите филтри елиминираат интерференција: Механизмот на отфрлање

За да разбереме како забранетиот филтер елиминира силна интерференција, мора да го проучиме начинот на кој взаемодејствува со RF сигналниот ланец.

Кога високо-моќен интерферентен пратач е сместен близу до чувствителен приемник, излезните емисии надвор од опсегот или основната фреквенција на пратачот можат да го прекинат приемникот. Дури и ако интерферентната фреквенција е надвор од работниот опсег на приемникот, ако сигналот е доволно силен, тој ќе го поттикне влезниот LNA на приемникот во неговиот нелинеарен регион (компресија). Ова води до дисторзија поради интермодулација (IMD) и драматичен пораст на шумскиот праг на приемникот.

[Антена] --- [ Notch Filter (RSwave) ] --- [ LNA / Влезен дел на приемникот ]
|
(Потиснува силни
интерференти на f0;
пропушта желан опсег)

Со поставување на RF notch filter директно помеѓу антената и влезниот дел на приемникот, влезниот спектар се менува:

• Рефлектирање на интерферентната енергија: Notch filter-от дејствува како несоодветност на импедансата (висок VSWR) на непожелната фреквенција (f0). Сместо да влезе во приемникот, енергијата на интерферентниот сигнал се рефлектира наназад или се дисипира во структурата на филтерот.
• Зачувување на посакуваните сигнали: На посакуваните честоти, филтерот покажува совпадена импеданса (обично 50 Ω), што овозможува сигнали да поминат во LNA со занемарливо отслабување.

Улогата на кавитетните нечестотни филтри во системите со високи перформанси

За барањата во индустријата, телекомуникациите и одбраната, стандардните нечестотни филтри со концентрирани елементи (LC) често не се доволни. LC филтрите имаат пониски Q-фактори, поголеми внесни губитоци и ограничени капацитети за обработување на моќност.
Тука стануваат клучни кавитетните нечестотни филтри. Кавитетните филтри користат резонантни метални комори за постигнување извонредно високи Q-фактори.

Зошто кавитетните дизајни се преводлички :

• Изузетно висок Q-фактор: Кавитетните резонатори го складираат електромагнетното енергија со минимални губитоци, што резултира со екстремно стрмни преодни рабови. Ова овозможува на инженерите да постават длабок нечестотен филтер непосредно до заштитната лента.
• Ниска внесна загуба: Со сребрени внатрешни површини и метали со висока спроводливост, кавитетните филтри со вдлабнатина ги минимизираат загубите во пропусниот опсег, заштитувајќи ги буџетите на системската врска.
• Висока обработка на моќност: Кавитетните резонатори можат да ги поддржат нивоата на RF моќност од десетинки вати до киловати без топлинско распаѓање или поместување на резонанцата.

Примена во реални услови: Каде што филтрите со вдлабнатина се незаменливи

1. Спречување на интерференција на места со совместено поставување (мобилни мрежи и јавна безбедност)

На местата со совместено поставување на антени, повеќе предаватели и приемници споделуваат иста физичка кула или покрив. На пример, предавател за јавна безбедност на 450 MHz лесно може да го намали осетливоста на соседен LTE приемник. Кавитетен филтер со вдлабнатина точено нагласен на фреквенцијата на предавање за јавна безбедност може да се инсталира на влезот на LTE приемникот за елиминирање на интерференцијата, осигурувајќи непрекината мобилна покриеност.

2. Заштита на емитувачки и ТВ бел простор

Пресилувачите за ФМ-трансмисии со висока моќност (кои работат помеѓу 88 MHz и 108 MHz) и УХФ телевизиските станици генерираат масивна РЧ енергија. Близу наоѓањето на безжични микрофонски системи, аматерски радио станици или приемници за теснопоасни IoT уреди бара употреба на филтри со вдлабнатина за потиснување на овие силни емитувани носачи.

3. Заштита на радарските и сателитските наземни станици

Сателитските приемници кои работат во C-поасната (3,7 GHz – 4,2 GHz) сѐ повеќе се изложени на интерференција од ново инсталираните 5G C-поасни пресилувачи. Примена на високоперформантни кавитетни филтри со вдлабнатина овозможува на наземните станици да блокираат 5G носечките честоти додека примаат слаби сателитски сигнални спуштања.

Избор и дизајнирање на соодветниот филтер со вдлабнатина

Изборот на соодветниот филтер со вдлабнатина бара внимателно разгледување на неколку електрични и механички спецификации:

В Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave) се специјализираме во дизајн, симулација и производство на посебни RF кавитетни филтри, дуплексери и неч-филтри. Со користење на напреден софтвер за 3D електромагнетна симулација (HFSS) и прецизно машинско обработување, RSwave доставува филтри прилагодени на точни честотни профили, осигурувајќи оптимално потиснување на интерференцијата со минимален импакт врз соседните сигнали.

Заклучок

Бидејќи бежичниот спектар продолжува да расте, спектралната загаденост е неизбежна реалност. Силните интерферентни сигнали на специфични честоти не мораат да го компромитираат перформансите на системот. Со поставување на прецизно инженерски дизајнирани неч-филтри, RF стручњаците можат хируршки да изолираат и елиминираат интерферентните сигнали, заштитувајќи чувствителни приемници и максимално зголемувајќи спектралната ефикасност.

За мрежи за комуникација со висока сигурност, изборот на соодветен производител на филтри е критичен. Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave) нуди целосен асортиман на високо-Q кавитетни филтри со отвор, филтри за спречување на опсег и посебни RF компоненти кои се дизајнирани за да ги исполнат највисоките индустријални стандарди.

За да ги истражите сите наши RF филтрирачки решенија, да прегледате технички податоци за производите или да разговарате за посебни барања во дизајнот со нашиот инженерски тим, посетете го нашето официјално веб-место на www.rswave.com .