简介
RF工程师在规划中常常会看到单端50 Ω体系。某些人 以为，差分电路很难规划、测验和调试。另一方面，为了提 高功能，通讯体系常常要运用差分体系，尤其是IF级中。在 这些困难中，差分滤波器是一个关键问题。本运用笔记介绍 根本滤波器的一些重要标准概念、几类常用滤波器的呼应和 切比雪夫1型滤波器运用，而且逐渐阐明怎么将单端滤波器 规划转化为差分滤波器规划。本运用笔记供给了一个差分滤 波器规划示例，并评论了关于怎么优化差分电路PCB规划的 若干关键。
1 差分电路长处
本部分评论RF信号链运用中差分电路相对于单端电路 的长处。
用户运用差分电路能够到达比运用单端电路更高的信 号起伏。在相同电源电压下，差分信号可供给两倍于单端信 号的起伏，以及更好的线性度和SNR功能。
差分电路对外部EMI和邻近信号的串扰具有很好的抗扰
性。这是由于接纳电压加倍，噪声对严密耦合走线的影响在 理论上是相同的，因而它们互相抵消。
图1 差分输出起伏
差分信号发生的EMI往往也较低。这是由于信号电平的改变（dV/dt或dI/dt）发生相反的磁场，再次彼此抵消。差分信号可按捺偶数阶谐波。例如，让接连波(CW)通 过一个增益级。若运用一个单端放大器，如图2所示，输出可表明为公式1和公式2。
其间⋯表明该序列一向进行下去。若运用一个差分放大器，则输入和输出如图3所示，表 示为公式3、公式4、公式5和公式6。
其间⋯表明该序列一向进行下去。
抱负情况下，输出没有任何偶数阶谐波。
因而，在通讯体系中，为了完成更好的功能，差分电 路是首选。
图2 单端放大器
图3 差分放大器
2 滤波器
2.1 滤波器标准
截止频率、转机频率或拐点频率是体系频率呼应的边 界，此刻流经体系的能量开端削减（衰减或反射），而不是 自在经过。
带内纹波指通带内插入损耗的动摇。
相位线性度指相移与方针频率范围内的频率成份额的 程度。
群推迟衡量一个穿过受测器材的信号的各种正弦成分 起伏包络的时间推迟，它与各成分的频率相关。
3 滤波器比较
图4 3 dB截止频率点
图5 带内纹波
图6 相位线性度
图7 群推迟
图8 巴特沃兹滤波器S21呼应
图9 椭圆滤波器S21呼应
通讯接纳链中规划的IF滤波器根本上是低通滤波器或带通滤波器，用于按捺混叠信号以及有源器材发生的杂散。 这些杂散包含谐波和IMD产品等成分。运用该滤波器，接纳 链可供给洁净且具有杰出SNR的信号供ADC剖析。切 比 雪 夫 I 型 滤 波 器 具 有 良 好 的带内平整度，阻带内滚降敏捷且无均衡纹波，因而挑选它作为拓扑 结构。
4 低通滤波器规划
接纳IF滤波器用于按捺杂散和混叠信号，因而阻带滚 降越快越好，但更快的滚降意味着要运用更高阶器材。虽然 如此，但不引荐运用高阶滤波器，原因如下：
• 在规划和调试阶段调谐困难。
• 量产困难，由于电容间和电感间存在差异，各PCB上 的滤波器难以具有相同的呼应。
• PCB尺度较大。
一般运用七阶或更低阶的滤波器。另一方面，当器材 的阶数相一起，若更大的带内纹波不是问题，则能够选用更 快的阻带滚降。
所需的呼应经过指定选定频率点需求的衰减来界说。
图10 贝塞尔滤波器S21呼应
图11 切比雪夫I型滤波器S21呼应
图12 切比雪夫II型滤波器S21呼应
图13 单端滤波器示例
图14 单端滤波器转化为差分滤波器
图15 终究差分滤波器
为了确认通带中的最大纹波量，应使该标准等于体系要求的最大限值，这样有助于取得更快的阻带滚降。
运用低成本滤波器软件， 如MathCad®、 MATL AB®或ADS来规划单端低通滤波器。或许手动规划滤波器。Chris Bowick所著《RF电路设 计》供给了很有用的攻略。为了确认滤波器的阶数，应将方针频率除以滤波器的 截止频率，使其归一化。
例如， 若要求带内纹波为0.1 dB， 则3 dB截止频率为
100 MHz。在250 MHz时，要求按捺功能为28 dB，频率比 为2.5。三阶低通滤波器可满意这一要求。假如滤波器的源阻抗为200 Ω，滤波器的负载阻抗也是200 Ω，则RS/RL为
1； 运用电容作为榜首元件。 这样用户取得归一化的C1 =
1.433，L2 = 1.594，C3 = 1.433；fc为100 MHz，运用公式7和 公式8取得终究成果：
图16 选用抱负电感的滤波器传输呼应
图17 选用Murata LQW18A电感的滤波器传输呼应
其间：
CSCALED 为终究电容值。 LSCALED 为终究电感值。 Cn 为低通原型元件值。 Ln 为低通原型元件值。 RL 为终究负载电阻值。 fc 为终究截止频率。
C1SCALED = 1.433/(2π × 100 × 10 × 200) = 11.4 pF
L2SCALED = (1.594 × 200)/(2π × 100 × 10 ) = 507.4 nH
C3SCALED = 11.4 pF
电路如图13所示。
将单端滤波器转化为差分滤波器（参见图14）。
对各元件运用实践值，更新后的滤波器如 图15所示。
留意， 假如混频器或IF放大器的输出阻抗 以及ADC的输入阻抗为容性，则考虑运用电容 作为榜首元件和最终元件会更好。别的，榜首电 容和最终%&&&&&%的容值调谐速率（至少0.5 pF）必 须高于混频器或IF放大器的输出阻抗以及ADC输 入阻抗的容值。不然，调谐滤波器呼应将十分困难。 （未完待续）
