滤波器的种类及特点
01.射频/中频滤波器
1腔体滤波器
射频前端，特别是在无线通信中，腔体滤波器因为其性能卓越，经常被用作放在前端。 腔体滤波器由金属腔体、谐振器（金属杆或圆柱）、输入 / 输出耦合结构（如耦合环、探针）及调谐元件（如螺杆、电容）组成。金属腔体通常为矩形或圆柱形，由高电导率金属（如铝、铜）制成，形成电磁屏蔽的封闭空间，抑制电磁泄漏；谐振器为腔体内部的金属杆或圆柱，等效为 LC 谐振回路，其长度、直径决定谐振频率。耦合结构连接外部传输线（如波导、同轴电缆）与谐振器，实现信号的输入 / 输出耦合。调谐元件通过调节螺杆位置或电容值，改变谐振器的等效电感 / 电容，微调谐振频率和带宽。
腔体滤波器具有高 Q 值、高功率容量、高带外抑制的特点。所以经常被用在基站收发链路，雷达与卫星通信射频前端。 但是，同样也有体积大、成本高、调试复杂的劣势。
图1. 腔体滤波器
图2. 腔体滤波器频响
2声表面波滤波器（SAW）
声表面波滤波器（SAW）是一种利用声波在晶体材料表面传播特性来处理无线电信号的电子元件。其工作原理为输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。当输入叉指换能器接上交流电压信号时，压电晶体基片的表面就产生振动，并激发出与外加信号同频率的声波，此声波主要沿着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播，故称为声表面滤波。其中一个方向的声波被吸声材料吸收，另一个方向的声波则传送到输出叉指换能器，被转换为电信号输出。其特点是工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好。不过，其所需基片材料价格昂贵，对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高。
相对腔体滤波器，SAW滤波器一般插损比较大，但是因其Q值高，体积小等特点，它通常用在手机等移动通信设备中，用于发射端和接收端的滤波，确保通话质量清晰稳定，满足工作频段、体积和性能价格比等方面的要求。同样，SAW滤波器也经常会用在混频器后端，过滤中频信号，抑制本振泄露和二中频。但是因为其物理特性，SAW滤波器一般工作频率通常在10M~3G频段。
图3. SAW滤波器频响
3带谐振腔体声波滤波器（BAW）
BAW 滤波器基于压电效应，通过三明治结构的压电层与金属电极的谐振实现信号过滤。其基本结构是由夹在两个金属电极之间的薄压电薄膜组成，当在电极上施加电场时，压电材料产生机械振动，进而产生在薄膜内传播的声波。声波的谐振频率由压电薄膜的厚度和材料特性决定，通过调整薄膜厚度，可将谐振频率调至所需的工作范围。
相比于SAW滤波器，其高频性能卓越，支持 2.5GHz 以上频段，插入损耗低至 1.5dB，带外抑制能力超过 40dB，能完美适配 现代无线通信需求。另外，其温度稳定性强，相比 SAW 滤波器，温度漂移降低 50% 以上，能适应复杂环境。在体积上，通过微型化技术，尺寸可缩小至 0.5mm×0.5mm，满足手机、物联网设备等的紧凑设计要求。
图4. BAW滤波器频响
表1. SAW,BAW滤波器区别
4介质滤波器（Dielectric Filter）
介质滤波器是一种利用介质材料（如陶瓷、蓝宝石等）的电磁谐振特性实现频率选择的射频器件。其核心原理是通过介质材料的高介电常数和低损耗特性，在有限体积内形成谐振腔，对特定频率信号进行滤波；介质谐振腔由高介电常数的介质材料（如钛酸钡陶瓷、碳化硅）制成块状或柱状结构，周围包裹金属屏蔽层，形成封闭的谐振腔。介质材料的介电常数（ε_r）决定了谐振腔的尺寸（ε_r 越高，体积越小）。通过输入 / 输出端口的金属探针或耦合环，将电磁能量耦合到谐振腔中，利用谐振腔的固有频率（由尺寸和材料决定）实现选频。当输入信号频率等于谐振腔的固有频率时，能量通过谐振腔传输，形成通带。偏离固有频率的信号因失谐被抑制，形成阻带。
图5. 介质滤波器
图6. 介质滤波器频响
表2. 不同滤波器区别
5陶瓷滤波器（Ceramic Resonator Filter）
陶瓷滤波器是利用压电陶瓷材料的机电耦合效应（压电效应）实现频率选择的器件。它具有体积小、重量轻的特点，适合小型化设备（如手机、无人机）。温度系数优于 LC 滤波器，耐环境变化；缺点是频率一致性差，不同批次产品谐振频率可能偏移；通频带较窄,难以满足宽频带应用; 插入损耗限制,高频段（如 GHz 级）损耗略高于介质滤波器。
6LTCC滤波器
LTCC（低温共烧陶瓷，Low-Temperature Co-fired Ceramic）滤波器是基于 LTCC 工艺制造的多层陶瓷射频器件，通过在陶瓷基板内埋入金属导体（如铜、银）形成复杂的谐振腔、传输线和耦合结构，实现对射频信号的频率选择。其核心优势在于多层集成能力和高频性能。
LTCC滤波器体积较小，虽然没有像腔体滤波器那样的Q值，但是在一些特定场景的滤波器中起着关键作用，譬如，在滤除本振的二次，三次谐波上，本身要求滤波器的Q值没有那么严格。
图7. LTCC滤波器
图8. LTCC滤波器频响
7LC滤波器
LC 滤波器是一种由电感（L）和电容（C）组成的无源滤波器，用于根据频率对信号进行筛选，允许特定频段的信号通过，同时衰减其他频率成分。
电感具有阻碍电流变化的特性，其感抗与频率成正比，即 XL = 2πfL，频率越高，感抗越大，对高频信号的阻碍作用越强，而对低频信号的阻碍作用较小，具有通低频、阻高频的特点。电容具有储存电荷的能力，其容抗与频率成反比，即 XC = 1/（2πfC），频率越高，容抗越小，对高频信号的阻碍作用越小，而对低频信号的阻碍作用较大，具有通高频、阻低频的特点。通过将电感和电容进行适当的组合，利用它们对不同频率信号的不同阻碍作用，形成对特定频率的谐振或衰减，从而实现滤波功能。当信号频率等于 LC 电路的谐振频率时，电感和电容的阻抗相互抵消，电路呈现纯电阻特性，此时信号可以顺利通过；而对于其他频率的信号，则会受到不同程度的衰减。LC滤波器一般用在较低的频率，譬如用在ACD采样前的抗混叠滤波等。
图9. LC滤波器频响
02.数字滤波器
数字滤波器是一种通过数字运算对离散时间信号进行处理的系统，其核心功能是选择性地让某些频率成分的信号通过，同时抑制或衰减其他频率成分。
数字滤波器的性能（如截止频率、衰减率）由算法参数决定，不受温度、湿度、电源电压等环境因素影响，精度可通过数字运算精确控制（例如，通过调整系数实现 0.1Hz 级的频率精度）。无需更换硬件，仅通过修改算法参数（如滤波器阶数、系数）即可改变滤波特性（例如，同一硬件平台可通过软件切换低通、高通、带通等模式）。可在同一系统中实现多种滤波功能，通过分时处理或并行运算，对不同信号采用不同滤波策略，适应复杂场景（如通信系统中同时处理多个频段的信号）
03.不同种类滤波器的特地及应用
根据以上，滤波器从大的种类分为射频无源和数字两类，特性与适用场景差异明显。腔体滤波器Q 值极高、功率容量大，适配 5G 基站、雷达等大功率场景，但价格高昂、体积偏大；SAW 滤波器成本适中，多用于中低端消费电子，不过高频环境下 Q 值会明显衰减；BAW 滤波器主打 1.5-10GHz 高频段，Q 值和温度稳定性优于 SAW，是高端 5G 终端核心射频器件，成本相对较高。
LTCC 滤波器依托低温共烧陶瓷工艺，集成度高、体积小，Q 值处于 300-1000 区间，频段覆盖 0.1-6GHz，适配 Wi-Fi、蓝牙等小型化无线设备，成本介于陶瓷与 SAW 之间；LC 滤波器成本最低、Q 值偏低，仅适用于简易民用电子；FIR 为数字滤波器，无硬件频率限制，依靠算法实现滤波，无额外硬件成本且稳定性强，多用于数字基带、音频等信号处理领域。
表3. 滤波器特点总结（向右滑动查看）
罗德与施瓦茨业务涵盖测试测量、技术系统、网络与网络安全，致力于打造一个更加安全、互联的世界。成立 90 多年来，罗德与施瓦茨作为全球科技集团，通过发展尖端技术，不断突破技术界限。公司领先的产品和解决方案赋能众多行业客户，助其获得数字技术领导力。罗德与施瓦茨总部位于德国慕尼黑，作为一家私有企业，公司在全球范围内独立、长期、可持续地开展业务。
推荐阅读：
券商晨会精华：京沪房价止跌传递积极信号，有望加速房地产市场预期的修复
