射频滤波器在抗混叠与谐波抑制中的应用

‍射频滤波器是信号链中常用的无源或有源组件，主要用于是使频谱中的多余部分或特定频率大幅度衰弱，同时将对工作频率产生的影响降至最低。今天我们来了解射频滤波器在抗混叠与谐波抑制中的应用。

一、定义及应用
射频滤波器是根据频率修改信号的幅度和相位角的组件/设备，通常采用了各种谐振器技术，这些谐振器技术以产生预期频率响应的方式布置、耦合和连接。由于物理限制，没有一个滤波器符合理想要求，并且降低的寄生效应和机械公差会对每种滤波器的设计带来实质性约束和权衡取舍的问题。
滤波器通常根据其滤波器的响应可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。在实际应用中，滤波器广泛分布于接收链路的前端、发射链路的末级以及本振电路中。在接收端，滤波器负责在信号进入低噪声放大器之前，滤除带外强干扰，防止前端过载；在发射端，它则用于抑制功率放大器产生的非线性产物，确保频谱发射模板符合法规要求。此外，在混频器前后，滤波器还承担着隔离端口、抑制镜像频率的重要任务。
5 阶低通滤波器，SMA 母头， DC~3 GHz

二、抗混叠与谐波抑制
1）抗混叠
在涉及模数转换（ADC）的射频接收系统中，抗混叠是滤波器最典型的应用之一。根据奈奎斯特采样定理，采样频率必须大于信号最高频率的两倍，否则高频干扰会“折叠”回基带，形成无法通过数字手段去除的混叠失真。
抗混叠滤波器通常采用低通或带通结构，其截止频率必须严格控制在奈奎斯特频率以下。在实际应用中，为了兼顾过渡带陡度和带内平坦度，常选用椭圆函数或切比雪夫响应的LC滤波器，或者在更高频段使用声表面波（SAW）/体声波（BAW）器件。例如，在宽带软件无线电接收机设计中，Pasternack 提供的一系列低通滤波器模块，凭借其在宽频带内优异的带外抑制能力和稳定的相位响应，常被工程师选作ADC前端的抗混叠方案，有效避免了因混叠导致的信噪比恶化。
2）谐波抑制
谐波抑制通常采用低通滤波器置于PA输出端，或者使用带阻滤波器针对特定谐波频点进行陷波。选型时需特别注意滤波器的功率容量，因为PA输出端的驻波比和热效应可能远超接收端。对于大功率应用，腔体滤波器或高功率LC滤波器是主流选择；而在小功率、高集成度的场景下，Pasternack 的带通和低通滤波器系列，在满足SMT贴装和小型化需求的同时，依然保持了较高的带外抑制指标，适合用于手持设备或物联网模块的末级谐波滤除。
‍
审核编辑 黄宇