Compreendendo as Rspecificações do Filtro Cerâmico de RF e IF

Para especificar corretamente um filtro cerâmico de RF, é necessário entender as especificações, o que significam e como afetam o desempenho da radiofrequência.

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Os filtros de cerâmica são usados ​​em muitas aplicações de RF, desde rádios domésticos até aplicações de rádio comerciais/profissionais e uma variedade de outros projetos eletrônicos também. Eles são amplamente usados ​​como uma frequência intermediária, ou filtro de FI.

Os filtros cerâmicos têm uma variedade de especificações diferentes que são usadas para definir o desempenho, de modo que o componente eletrônico correto possa ser selecionado para qualquer projeto de RF específico.

Como no caso de qualquer componente eletrônico, entender as especificações dos filtros cerâmicos permite que as decisões corretas sejam tomadas para que o nível geral de desempenho do projeto de RF possa ser alcançado.

Há uma boa escolha de filtros passa-banda cerâmicos de diversos fabricantes. No entanto, eles são normalmente obtidos por meio de um distribuidor de componentes eletrônicos.

Principais especificações do filtro de cerâmica

Muitas das especificações do filtro de cerâmica estão relacionadas à resposta geral do filtro de RF e como ele opera dentro de um projeto de circuito eletrônico.

Considerando como o filtro IF de cerâmica opera em termos de desempenho de RF, aceitar os sinais dentro da banda e rejeitar os fora da banda é obviamente a chave para sua operação e a razão pela qual ele será incorporado ao projeto de RF.

No entanto, os parâmetros básicos do filtro de RF não são as únicas especificações importantes a serem consideradas. Outras especificações também precisam ser incluídas em qualquer decisão sobre o uso de um filtro cerâmico específico em um projeto de RF específico.

Muitas das especificações podem ser definidas a partir do gráfico de resposta de um filtro de RF, embora os valores definidos sejam normalmente fornecidos em qualquer folha de dados. O diagrama explica alguns dos parâmetros de filtro de RF mais importantes.

• Frequência central:   A frequência central, muitas vezes denotada f ₀ e a especificação é medida em Hz (normalmente kHz ou MHz). É o centro da banda passante do filtro.Nem sempre é fácil medir a frequência central porque há ondulação dentro da banda passante do filtro e, portanto, em algumas aplicações, a frequência na qual ocorre a perda mínima pode ser usada.
• Largura de banda passante:   A especificação de banda passante para filtros cerâmicos de RF é considerada a banda na qual o sinal é aceito. Muitas vezes, é considerado o ponto em que o nível do sinal cai 3dB em algumas especificações ou 6dB em outras – esteja ciente das diferenças que podem existir entre a maneira como diferentes fabricantes especificam a largura de banda. Novamente a largura de banda será medida em Hz (normalmente kHz tendo em vista a largura da banda passante da maioria dos filtros cerâmicos.
• Perda de inserção:   Esta especificação para um filtro de cerâmica é muito importante, pois terá impacto nos níveis de ganho escolhidos no projeto de RF do circuito.Todos os filtros de RF terão algum grau de perda. É medido em dB e é a diferença entre os níveis de entrada e saída no ponto de perda mínima na curva de resposta do filtro.
• Ondulação dentro da banda:   Esta especificação para filtros cerâmicos é importante em algumas aplicações. Como a resposta do filtro de RF irá variar ao longo da banda passante, tendo picos e vales na resposta, a especificação do ripple detalha o nível da resposta de pico máximo e o mínimo em um vale, e novamente é expresso em dB.
• Largura de banda de atenuação:   Esta especificação detalha a diferença entre as duas frequências onde a atenuação atinge um nível especificado quando comparada ao nível mínimo de atenuação.Por exemplo, um filtro de RF pode ser especificado como tendo uma largura de banda de 150kHz a 20dB. Isso significa que os dois pontos onde a atenuação atinge um nível de 20dB em relação ao mínimo em nível de banda é de 150kHz.
• Especificação de seletividade:   A especificação de seletividade é uma medida da atenuação alcançada em um determinado deslocamento da frequência central. O offset utilizado vai depender da frequência do filtro IF e também do fabricante e como ele quer defini-lo. Vale a pena verificar os parâmetros exatos da especificação antes de comparar diretamente os valores para dois filtros IF de cerâmica diferentes.
• Respostas espúrias:   Todos os filtros de RF tenderão a ter alguma forma de resposta espúria. Em termos de filtros cerâmicos, essas respostas geralmente surgem como resultado de outro modo no qual o elemento cerâmico pode vibrar. É fundamental saber onde estão localizadas essas respostas espúrias e qual o tamanho delas para garantir que não sejam um problema para o projeto eletrônico do item em questão. Se uma resposta espúria for um problema, o projeto de RF pode precisar incorporar um filtro adicional, possivelmente um filtro LC para garantir que a resposta espúria seja reduzida a um nível aceitável.
• Impedância de entrada e saída:   Como em qualquer projeto de RF, é importante garantir que o filtro veja a impedância correta em sua entrada e saída.As razões normais para a correspondência em projetos de RF é garantir a transferência de energia ideal e, embora isso seja importante para filtros de cerâmica, é mais importante em termos de outros parâmetros de especificação. Se a impedância correta não for observada, o desempenho do filtro de RF pode ser prejudicado e, às vezes, é possível que os níveis de modos de vibração espúrios sejam mais pronunciados se operados com impedância de fonte ou carga que é removida do valor necessário.
• Fator de forma:   A especificação do fator de forma de um filtro às vezes é usada para fornecer uma indicação de seu desempenho. O fator de forma é a relação entre a largura de banda de atenuação e a largura de banda de passagem. Ao definir a especificação do fator de forma para qualquer filtro, também é necessário citar os valores da largura de banda de passagem e largura de banda de parada ou atenuação, pois esses valores podem variar de um fabricante para outro ou quando se trata de diferentes tipos de filtro. Quanto mais íngreme for a inclinação entre a rejeição e a banda de passagem, mais próximo do valor um o fator de forma se torna.Uma especificação típica pode ser um filtro de cerâmica com um fator de forma de 2:1 para níveis de atenuação de 3/20dB. Isso define o fator de forma para uma largura de banda de passagem tomada como o ponto -3dB e a largura de banda de parada onde a atenuação atinge -20dB. Alguns filtros de cristal de quartzo podem usar valores de -6dB e -60dB para seus valores de atenuação de banda passante e banda proibida.
• Característica do tempo de atraso de grupo:   Para muitas aplicações de baixo custo, o atraso de grupo não é um problema, mas para aplicações em que fase e frequência são usadas para a transmissão de informações, o GDT é importante.A distorção de atraso de grupo ocorre quando a mudança de fase de um sinal que passa por um filtro de cerâmica ou qualquer rede não é constante, independentemente da frequência presente.Característica de tempo de atraso de grupo com resposta de amplitude
• Quando o atraso de grupo varia com a frequência, ocorre distorção, e é importante para uma variedade de transmissões, incluindo modulação de frequência e, claro, as várias formas de modulação de amplitude de fase e quadratura.Para obter o melhor desempenho, o atraso do grupo deve ser plano em relação à frequência, mas, na realidade, isso não é possível e os valores ideais devem ser buscados.
• Tipos de embalagem:   A embalagem tradicional para filtros de RF de cerâmica é uma embalagem de cerâmica com três condutores de fio para montagem através de orifício em uma placa de circuito impresso. Tendo em vista o uso de dispositivos de montagem em superfície, os filtros cerâmicos estão disponíveis em uma variedade de formatos SMD.
• Fonte de alimentação:   Ao construir um filtro passa-faixa de cerâmica em qualquer projeto, e especialmente onde grandes volumes podem ser necessários, deve-se tomar cuidado para garantir que a alimentação seja confiável. Normalmente, hoje em dia, os fabricantes de componentes eletrônicos vendem seus produtos por meio de distribuidores de componentes eletrônicos. Eles só negociariam diretamente com os maiores fabricantes de equipamentosAo selecionar uma peça adequada, deve-se avaliar a confiabilidade do fornecimento durante a vida útil de fabricação do produto e também a disponibilidade de quantidades menores durante a vida útil do produto. Normalmente, o distribuidor de componentes eletrônicos poderá aconselhá-lo sobre isso.Selecionar um bom parceiro em termos de distribuidor de componentes eletrônicos para trabalhar é essencial para manter o fornecimento dos componentes eletrônicos, incluindo os filtros passa-banda cerâmicos para quando forem necessários.

Especificações típicas do filtro de cerâmica IF

Para dar uma ideia de quais podem ser os parâmetros de especificação típicos para um filtro de RF de cerâmica, alguns exemplos foram resumidos aqui. Esses exemplos mostram os valores típicos que podem ser alcançados por esses filtros de RF.

As figuras são fornecidas para um filtro de RF de 455kHz do tipo que pode ser usado para recepção de rádio AM de transmissão de banda de onda média e outro para um filtro de RF de 10,7MHz do tipo que pode ser usado para recepção de transmissão de VHF FM. 455kHz e 10,7MHz são duas frequências intermediárias muito populares usadas para muitas transmissões de rádio, para as quais muitos filtros de cerâmica são feitos.

ESPECIFICAÇÃO PARA FILTRO IF DE CERÂMICA TÍPICO DE 455KHZ
PARÂMETRO	DETALHES
frequência central	455kHz ±1,5kHz
-6dB largura de banda	10kHz
-40dB de largura de banda	20kHz
Ondulação na banda	2,0dB
Perda de inserção (máx.)	2,0dB
Atenuação de banda parada (min) a ±100kHz	27dB
Fonte e impedância de carga	1500Ω
Aplicações pretendidas típicas	Seção AM de rádios AM/FM

ESPECIFICAÇÃO PARA FILTRO IF DE CERÂMICA TÍPICO DE 10,7 MHZ
PARÂMETRO	DETALHES
frequência central	10,7MHz
-3dB largura de banda	250kHz ±40kHz
-20dB largura de banda máx.	670kHz
Perda de inserção (máx.)	12,0dB
Espúria 9 – 12 MHz (min)	-25dB
Fonte e impedância de carga	330Ω
Aplicações pretendidas típicas	Receptores estéreo de alta qualidade, sistemas de transmissão digital, etc.

Estas são apenas as especificações básicas, a folha de dados do fabricante fornecerá todos os detalhes e especificações de desempenho.

Definir o desempenho de um filtro de cerâmica é fundamental para entender o desempenho que ele oferece e as especificações permitem que o filtro de RF correto seja escolhido para o projeto de RF específico em questão. Como muitos outros componentes eletrônicos, os ressonadores de cerâmica e os filtros passa-faixa são obtidos por meio de um distribuidor de componentes eletrônicos, pois os fabricantes de origem tendem a não lidar com organizações de design e fabricação de equipamentos.

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