Pi滤波器和T滤波器匹配RF阻抗，提供全双工双向通信

滤波器电路用于从信号中去除不需要的或不需要的组件。当将多个信号或频带耦合到天线或从天线耦合时，过滤和匹配阻抗的网络（例如Pi滤波器和T滤波器）是从RF收发器到天线的最后连接中的桥。这些电路不仅通过一些频带而与其他频带区分开来，它们还匹配阻抗，并且可以允许双工和循环电路提供全双工双向通信。在设计射频部分时，很高兴知道我们的武器库中有这些部件。

本文将讨论这些滤波器如何拒绝或通过符合特定标准的频段以及允许通过相同路径进行多标准传输的频段。

硅的限制

物理限制不允许单片硅实现高效的全范围性能。滤波器，衰减器，传输线，隔离栅，浪涌抑制等等在硅中无法做到（至少现在还没有），因为它们可以在较大规模的其他基板材料上构建。

例如，我们可以在单芯片管芯上的敏感级之间制作片上介电绝缘体。但是，随着电压尖峰幅度的增加，硅绝缘体的特性不能承受更高的电压。此外，除非我们在三个方面进行隔离，否则会在某些点发生电弧放电。这也适用于浪涌抑制。小区域只能消耗，吸收或分流能量。

对于片上电容器，介电材料在硅方面的能力有限。无论是电荷存储还是与时序相关，电容器都依赖于间距，面积和电介质的物理特性。如果没有高介电常数和面积，即使使用米勒效应，正确尺寸的电容也可能无法在芯片上实现。

因此，现代RF级的许多最佳解决方案依靠外部元件将硅输入/输出级特性与高效天线相匹配，并为不需要的源提供EMI/RFI保护。甚至PCB迹线也起到组件（传输线）的作用。虽然模拟器是好的，但成功的唯一真正衡量标准是，您可以测试和表征完成的生产设计。

选择和特征

单级滤波器可以用四种方式之一实现。这些包括扼流圈，R/C滤波器，L/C滤波器和Pi/T滤波器。这些可以组合成波形，区分或传递特定频率。

扼流圈滤波器是表现出电磁阻的电感器或铁氧体磁珠（图1）。它们也可以是区分RF阶段的有用部分。高频信号无法通过，看起来像这些频率的电阻。像Bourns FB20011-3B-RC这样的部件在给定频率下通过电阻进行评级，在这种情况下，在100 MHz时为415欧姆。在这种情况下，当将高功率发射器耦合到天线时，可以使用分立部件。当用于发射级时，载流能力也是重要的评级。

因此，扼流圈和共模扼流圈主要用于电源，但也可用作高功率RF收发器中的滤波器元件。例如，双频带天线可以使用接收器电路来共享，该接收器电路由扼流圈保护（部分地），该扼流圈将不允许发射频率传递回敏感的接收电路。共模扼流圈还可以阻止任何高功率感应信号回流到电路中，因为它会抑制共模信号。

图1：简单的扼流圈可以去除信号的高频分量，并恢复调制信号的直流或信号部分。它们还可以保护接近高功率发射器的本地接收器电路。

电容滤波器在整流后阻断AC并恢复直流电平并用于电源，但也可与电阻，扼流圈和电感器结合使用，以纯粹的无源方式实现多极滤波器。这些R/C和L/C滤波器可以提供单极点滤波器特性，可以采用菊花链形式，以创建具有更陡峭的抑制曲线的无源多极版本。请注意，这些无源级也会衰减信号，因此需要进行放大才能使其恢复到可用范围。

总体而言，无源R/L/C滤波器的灵活性和性能以特殊方式与Pi和T滤波器相结合，以优化RF设计的性能。更重要的是，它们集成在小型单封装设备中，可轻松安装在现代PCB中的紧凑空间中。

Pi过滤器和T过滤器

Pi滤波器基本上是由两个电容器包围的一个电感器，并且像希腊字母Pi一样排列。选择输入电容以提供低电抗并排斥大部分有害频率或阻带。相反，T滤波器使用两个并联电感和一个耦合电容。这些单级滤波器可用作低通，高通，带通和带阻。

Pi滤波器由于电容分流而在两端的高频处呈现非常低的阻抗。由于电感耦合，T滤波器相反在高频时具有非常高的阻抗（图2）。

图2：低通Pi滤波器（左）可以接入RF传输路径只是较低的频率通过。相反，高通T滤波器（右）阻挡较低频段并允许较高频率通过。这些部件可用于优化每个频段的性能并允许全双工操作。

RF收发器可使用T滤波器阻止共享或竞争频段，同时使用Pi滤波器进行清理和通过所需的频率。在任何一种情况下，适当选择元件值都可以匹配两侧的阻抗，以最大化有源级，开关和天线之间的功率传输。

许多选择

一些优质制造商提供精心设计的Pi和T滤波器。在尝试找到合适的部件时，关键是一个很好的参数搜索引擎。有这么多变量，能够缩小比赛场地是很好的。

虽然许多针对特定应用的Pi滤波器专为音频，数据线和功率调节而设计，但几种通用部件以及RF目标部件可用于无线设计。更重要的是，ESD保护的集成使这些单片滤波器可以在同一物理空间中进行多任务处理。

例如，考虑一个中心截止频率为100 MHz的Murata 8低通L/C Pi滤波器。单，三阶极性不敏感的0805封装滤波器包括一个135 n亨利电感器，具有44 pF电容，可以通过200 mA电流。

像Murata EMIFIL NFL21SP系列这样的系列产品可以灵活选择合适的电流额定值，电感，电容和中心频率，使收发器与天线相匹配（表1）。

型号标称截止频率电容电感额定电流额定电压绝缘电阻（最小）耐压工作温度范围NFL21SP106X1C3 10 MHz 670 pF±20％680 nH±20％100 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP206X1C7 20 MHz 240 pF±20％700 nH±20％100 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP506X1C3 50 MHz 84 pF±20％305 nH±20％150 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP706X1C3 70 MHz 86 pF±20％185 nH±20％150 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP107X1C3 100 MHz 44 pF± 20％135 nH±20％200 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP157X1C3 150 MHz 28 pF±20％128 nH±20％200 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP207X1C3 200 MHz 22 pF±20％72 nH±20％250 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP307X1C3 300 MHz 19 pF±10％45 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C NFL21SP407X1C3 400 MHz 16 pF±10％34 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+12 5°C NFL21SP507X1C3 500 MHz 12 pF±10％31 nH±10％300 mA 16 VDC1000MΩ50VDC -55°C至+ 125°C

表1：一些供应商集中数据以帮助确定最佳匹配一个设计。在这里，L/C值和截止值允许设计人员选择具有最佳匹配电路值的器件。

以类似的方式，需要单个3 rd 阶设备实现100 mA L/C T滤波器的设计人员可以利用TDK MEM2012S25R0T001。这款3端子0805封装低通T滤波器具有25 MHz中心/截止频率，从70 MHz到2 GHz衰减30 dB。此外，作为该公司MEM系列3端子滤波器的成员，25至200 MHz的截止频率允许100和250 mA功率电平，最大电压为10 V（表2）。其他家庭成员的电流高达1 A.

截止频率（MHz）插入损耗（dB）min。额定电压（V）最大值最大额定电流（mA）零件号25 30 [70MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S25R0T 35 30 [90MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S35R0T 50 30 [200MHz至2GHz] 10 100 MEM2012S50R0T 100 30 [400MHz至2GHz] 10 250 MEM2012S101RT 250 30 [530MHz至2GHz] 10 250 MEM2012S201RT

表2：在特定系列中，频率参数的选择将提供具有不同L/C值的解决方案，以有希望与设计阶段相匹配。单独的表格提供了内部使用的实际组件值。

最终，了解设计执行情况的最佳方法是在配置中对其进行测试。您应该研究一些很好的工具 ，无线电收发器制造商也经常能够指出他们在参考设计中建议的特定组件。参数搜索引擎是另一种非常有用的设备，可帮助您找到合适的过滤器。