无源带通滤波器的原理与应用注意事项

在电子技术中，电信号中常常夹杂有噪声或干扰，采取一定的措施将干扰或噪声抑制到允许的程度，即滤波。滤波的含义是指从有噪声或干扰的信号中提取有用信号分量的一种方法或技术。把能够实现滤波功能的电路或器件称为滤波器（或滤波网络）。

图2-47 几种贴片滤波器外形结构图

（一）滤波器介绍

1.滤波器的结构

滤波器是由R、L、C元件构成或由其等效电路构成。在手机电路中，滤波器大多采用SON封装，这类滤波器的引脚在元件的下面。常见贴片滤波器的外形如图2-47所示。

手机中常见的射频、中频滤波器的结构，按输入、输出方式来分主要有以下三种形式：

1）单脚输入单脚输出结构：这种滤波器引脚虽然较多，但只有一个输入脚、一个输出脚，其余引脚均接地。

2）单脚输入双脚输出结构：这种滤波器除具有滤波作用外，还具有平衡/不平衡转换的作用，也就是说，它可以将一路不平衡信号转换为两路平衡信号输出。这类滤波器除一个输入脚、两个输出脚之外，其余引脚均接地。

3）双路输入双路输出结构：这种滤波器实质上是一种双工滤波器，也就是说，滤波器内部有两个滤波器，一个工作于GSM频段，另一个工作于DCS频段，只不过是把这两个滤波器组合在一起而已。滤波器的两个输入端中，一个为GSM频段输入端，另一个为DCS频段输入端，两个输出端中，一个为GSM频段输出端，另一个为DCS输出端，其余引脚均接地。

2.手机常用滤波器分类与识别

手机中的滤波器较多，如双工滤波器、射频滤波器和中频滤波器等，其中大多是带通滤波器（band-pass filter）。带通滤波器只允许两个具体频率间的信号通过，过滤其他频率的信号。有些带通滤波器有外部信号源，使用晶体管、集成电路等有源器件，即通常所说的有源带通滤波器。另一些带通滤波器没有外部信号源，只由电容、电感一类的无源器件构成，称为无源带通滤波器。

（1）双工滤波器

手机是一个双工收发信机，它有接收、发射信号功能。GSM手机既可用双工滤波器来分离发射接收信号，也可以由天线开关电路来分离发射接收信号。在手机中滤波器又为单频手机双工滤波器和双频手机双工滤波器。它们的外形实物如图2-48所示。

图2-48 两种手机滤波器实物识别

双工滤波器又称收发合成器或合路器，是紧接于天线后面的部件，它要保持收/发信号之间的隔离度并且滤除杂波信号。双工滤波器是介质谐振腔滤波器，由一个介质谐振腔构成，在其表面上一般有“TX（发射）”、“RX（接收）”及“ANT（天线）”字样。现在一些手机的天线开关电路采用了双讯器，这实际上是一种带开关功能的双工滤波器。在更换双工滤波器时应注意焊接技巧，否则可能将其损坏。

（2）射频滤波器(https://www.xing528.com)

对用来解决辐射干扰的滤波器的一个基本要求就是要能对高频干扰信号有较大的衰减，这种滤波器就是射频滤波器，如图2-49所示。普通干扰滤波器的有效滤波频率范围为数千赫到数十兆赫，而射频干扰滤波器的有效滤波频率范围从数千赫到数吉赫以上。

射频滤波器通常用在手机接收电路的低噪声放大器、天线输入电路及发射机输出电路部分。它是一个带通滤波器，如接收电路GSM射频滤波器只允许GSM接收频段的信号（935～960MHz）通过；发射GM、DCS射频滤波器允许GSM、DCS发射频段的信号通过等。当然，射频滤波器还有很多，但不管其形状或材料如何，所起的作用大都如此。

当单纯采用射频滤波器无法保证指标时，也可采用中频滤波的方法，中频滤波一般采用变频并使用声表面波滤波方式，接入中频声表面波滤波电路后，需要增加相应的处理电路。

（3）中频滤波器

中频滤波器在手机电路中很重要，它对接收机的性能影响很大。不同的手机，中频滤波器可能不一样。但通常来说，接收电路的第一混频器后面的第一中频滤波器较大，第二中频滤波器则较小。如一部手机的接收电路，有两个中频滤波器，则第二中频滤波器通常对接收电路的性能影响更大，其损坏会造成手机无接收、接收差等故障。

手机中常见的第一中频滤波器和第二中频滤波器外形实物如图2-50和图2-51所示。

图2-49 射频滤波器实物识别

图2-50 手机常见第一中频滤波器实物识别

图2-51 手机常见第二中频滤波器实物识别

（二）滤波器的检测

判断手机内滤波器的性能是否正常，不能用万用表直接进行判断。在没有频谱仪测其输入输出信号正常与否的情况下，可采取代换法（即采用新滤波器进行代换）或短接法进行检测。

采用短接法之前，应先观察引脚是否脱焊或氧化，若未发现异常，再接上稳压电源，用镊子两端触及滤波器输入、输出端（或用10pF的电容短接输入、输出端），同时观察电流表和显示屏。正常情况下，电流表指针应在0～30mA小幅度摆动且手机的显示屏有信号条显示。如果在短接时电流表指针仍指在正常范围或加上小幅摆动、手机不出现信号条，即可判断该滤波器不良。

【要点与点拨】

手机实践维修中，损坏的滤波器可以使用导线在其信号输入和输出端口中接电容的方法来代用。其中，射频滤波器通常用10～30pF电容代用；第一中频滤波器用100pF电容代用；第二中频滤波器用0.01μF电容代用。但应注意，此种方法会导致电路中产生许多杂散波，使手持移动终端不能完全正常工作，故只能在应急维修情况下采用。