ข่าว

อะไรคือตัวกรอง RF?

ตัวกรองความถี่วิทยุเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีไร้สาย ใช้ร่วมกับเครื่องรับวิทยุเพื่อกรองย่านความถี่ที่ไม่จำเป็นอื่นๆ และรับเฉพาะความถี่ที่ถูกต้องเท่านั้น ตัวกรองความถี่วิทยุได้รับการออกแบบให้ทำงานได้ง่ายในช่วงความถี่ตั้งแต่ความถี่กลางไปจนถึงความถี่สูงมาก (เช่น เมกะเฮิร์ตซ์และกิกะเฮิร์ตซ์) เนื่องจากคุณลักษณะการทำงานดังกล่าว จึงนิยมใช้ในสถานีวิทยุ การสื่อสารไร้สาย โทรทัศน์ และอุปกรณ์อื่นๆ

โดยทั่วไป ตัวกรอง RF ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวเรโซเนเตอร์แบบคู่ และค่าคุณภาพของตัวกรองสามารถกำหนดระดับการกรองในย่านความถี่ RF ได้ ตามการใช้งานและขนาดของอุปกรณ์ไร้สาย ตัวกรองมีหลายประเภท ได้แก่ ตัวกรองแบบโพรง ตัวกรองแบบระนาบ ตัวกรองแบบอิเล็กโทรอะคูสติก ตัวกรองแบบไดอิเล็กทริก ตัวกรองแบบโคแอกเซียล (ไม่ขึ้นอยู่กับสายโคแอกเซียล) เป็นต้น

ประเภทพื้นฐานของตัวกรองความถี่วิทยุ

ตัวกรอง RF เป็นวงจรพิเศษที่ยอมให้สัญญาณที่ถูกต้องผ่านไปได้ ในขณะที่กำจัดสัญญาณที่ไม่ต้องการออกไป ในแง่ของโครงสร้างตัวกรอง มีตัวกรอง RF พื้นฐานสี่ประเภท ได้แก่ ตัวกรองความถี่สูง ตัวกรองความถี่ต่ำ ตัวกรองความถี่ผ่านย่าน และตัวกรองความถี่หยุดย่าน

ตัวกรองความถี่ต่ำ:

ดังที่ชื่อบ่งบอก ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน (low-pass filter) คือตัวกรองที่ยอมให้เฉพาะความถี่ต่ำผ่านไปได้ และลดทอนความถี่สัญญาณอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน เมื่อสัญญาณผ่านตัวกรองความถี่ผ่าน (bandpass filter) การลดทอนความถี่จะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น โครงสร้างของตัวกรอง การจัดวาง และคุณภาพของส่วนประกอบ นอกจากนี้ โครงสร้างของตัวกรองยังกำหนดความเร็วในการเปลี่ยนผ่านของตัวกรองจากย่านความถี่ผ่านไปสู่การลดทอนขั้นสุดท้ายด้วย

ตัวกรองความถี่ต่ำมีหลายรูปแบบ การใช้งานหลักของตัวกรองคือการลดทอนฮาร์โมนิกของเครื่องขยายเสียง RF คุณสมบัตินี้มีความสำคัญเพราะช่วยป้องกันการรบกวนที่ไม่จำเป็นจากย่านความถี่การส่งสัญญาณต่างๆ โดยหลักแล้ว ตัวกรองความถี่ต่ำจะใช้ในงานด้านเสียงและกรองเสียงรบกวนจากวงจรภายนอกใดๆ หลังจากที่สัญญาณความถี่สูงถูกกรองแล้ว ความถี่ของสัญญาณที่ได้จะมีคุณภาพที่ชัดเจน

ตัวกรองความถี่สูง:

ตรงกันข้ามกับตัวกรองความถี่ต่ำ ตัวกรองความถี่สูงจะยอมให้เฉพาะสัญญาณความถี่สูงผ่านไปได้ ที่จริงแล้ว ตัวกรองความถี่สูงและตัวกรองความถี่ต่ำนั้นเสริมกันอย่างมาก เพราะสามารถใช้ตัวกรองทั้งสองร่วมกันเพื่อสร้างตัวกรองความถี่ผ่านย่านได้ การออกแบบตัวกรองความถี่สูงนั้นเป็นแบบตรงไปตรงมาและลดทอนความถี่ที่ต่ำกว่าจุดเกณฑ์

โดยทั่วไป ตัวกรองความถี่สูงจะใช้ในระบบเสียงเพื่อกรองความถี่ต่ำทั้งหมด นอกจากนี้ยังใช้เพื่อตัดเสียงเบสและเสียงแหลมขนาดเล็กในหลายกรณี ตัวกรองเหล่านี้มักติดตั้งอยู่ภายในลำโพง แต่หากเป็นโปรเจ็กต์ DIY ก็สามารถต่อตัวกรองความถี่สูงเข้ากับระบบได้ง่ายๆ

ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่:

ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่ (Band-pass filter) คือวงจรที่ยอมให้สัญญาณจากสองความถี่ที่แตกต่างกันผ่านไปได้ และลดทอนสัญญาณที่อยู่นอกช่วงความถี่ที่ยอมรับได้ ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่ส่วนใหญ่ใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกและใช้ส่วนประกอบแบบแอคทีฟ ได้แก่ วงจรรวมและทรานซิสเตอร์ ตัวกรองประเภทนี้เรียกว่าตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่แบบแอคทีฟ ในทางกลับกัน ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่บางชนิดไม่ใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกและอาศัยส่วนประกอบแบบพาสซีฟเป็นหลัก ได้แก่ ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ตัวกรองเหล่านี้เรียกว่าตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่แบบพาสซีฟ

ตัวกรองแบบแบนด์พาส (Bandpass filter) นิยมใช้ในเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณไร้สาย หน้าที่หลักในเครื่องส่งสัญญาณคือการจำกัดแบนด์วิดท์ของสัญญาณเอาต์พุตให้น้อยที่สุด เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลที่ต้องการได้ด้วยความเร็วและรูปแบบที่กำหนด ส่วนในเครื่องรับสัญญาณ ตัวกรองแบบแบนด์พาสจะยอมให้ถอดรหัสหรือรับฟังเฉพาะความถี่ที่ต้องการเท่านั้น ในขณะที่ตัดสัญญาณอื่นๆ จากความถี่ที่ไม่ต้องการออกไป

กล่าวโดยสรุป เมื่อออกแบบตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่แล้ว จะสามารถเพิ่มคุณภาพสัญญาณให้สูงสุดและลดการแข่งขันหรือการแทรกแซงระหว่างสัญญาณให้น้อยที่สุดได้อย่างง่ายดาย

วงดนตรีปฏิเสธ:

ตัวกรองแบบแบนด์สต็อป (Band-pass filter) หรือที่บางครั้งเรียกว่าตัวกรองแบบแบนด์พาส (Band-pass filter) เป็นตัวกรองที่ยอมให้ความถี่ส่วนใหญ่ผ่านไปได้โดยไม่เปลี่ยนแปลง แต่จะลดทอนความถี่ที่ต่ำกว่าช่วงความถี่ที่กำหนดไว้ หน้าที่ของมันตรงกันข้ามกับตัวกรองแบบแบนด์พาสโดยสิ้นเชิง โดยพื้นฐานแล้ว หน้าที่ของมันคือการยอมให้ความถี่ตั้งแต่ศูนย์ถึงจุดตัดความถี่แรกผ่านไปได้ ส่วนความถี่ที่สูงกว่าจุดตัดความถี่ที่สองนั้น จะยอมให้ผ่านไปได้ แต่จะปฏิเสธหรือปิดกั้นความถี่อื่นๆ ที่อยู่ระหว่างสองจุดนี้

กล่าวโดยสรุป ตัวกรองคืออุปกรณ์ที่ยอมให้สัญญาณผ่านไปได้โดยอาศัยย่านความถี่ผ่าน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ย่านความถี่หยุดในตัวกรองคือจุดที่ความถี่บางช่วงถูกตัดทิ้งโดยตัวกรองใดๆ ไม่ว่าจะเป็นตัวกรองความถี่สูง ความถี่ต่ำ หรือความถี่ผ่านย่าน ตัวกรองในอุดมคติคือตัวกรองที่ไม่มีการสูญเสียในย่านความถี่ผ่าน อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ไม่มีตัวกรองในอุดมคติ เพราะตัวกรองความถี่ผ่านจะมีการสูญเสียความถี่บางส่วน และเป็นไปไม่ได้ที่จะลดทอนความถี่ลงอย่างไม่มีที่สิ้นสุดเมื่อถึงย่านความถี่หยุด

เหตุใดตัวกรองความถี่วิทยุจึงมีความสำคัญมาก?

ตัวกรอง RF ใช้สำหรับจำแนกความถี่ของสัญญาณ แต่เหตุใดจึงมีความสำคัญมาก? กล่าวโดยย่อ ตัวกรอง RF สามารถกรองสัญญาณรบกวนที่อาจส่งผลต่อคุณภาพหรือประสิทธิภาพของระบบสื่อสารใดๆ หรือลดการรบกวนจากสัญญาณภายนอก การขาดตัวกรอง RF ที่เหมาะสมอาจทำให้การส่งสัญญาณความถี่เสียหาย และในที่สุดอาจทำให้กระบวนการสื่อสารเสียหายได้

ดังนั้น ตัวกรองคลื่นวิทยุจึงมีบทบาทสำคัญในระบบสื่อสารไร้สาย (เช่น ดาวเทียม เรดาร์ ระบบไร้สายเคลื่อนที่ ฯลฯ) เมื่อพูดถึงการใช้งานยานอากาศไร้คนขับ (UAS) ความสำคัญของตัวกรองคลื่นวิทยุนั้นชัดเจน การขาดระบบกรองที่เหมาะสมจะส่งผลกระทบต่อ UAS ในหลายด้าน เช่น:

ระยะการสื่อสารอาจลดลงเนื่องจากการรบกวนที่เกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมภายนอก นอกจากนี้ การมีสัญญาณ RF จำนวนมากในชั้นบรรยากาศอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อระบบสื่อสารของโดรน สัญญาณที่เป็นอันตรายจากแพลตฟอร์มอื่น ๆ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง: กิจกรรมสัญญาณ Wi-Fi ที่เข้มข้น และระบบสื่อสารอื่น ๆ ที่ทำงานอยู่ภายในระบบอากาศยานไร้คนขับ (UAS)

การรบกวนจากระบบสื่อสารอื่นๆ จะขัดขวางช่องทางการสื่อสารของระบบอากาศยานไร้คนขับ (UAS) ส่งผลให้ระยะการสื่อสารของระบบดังกล่าวลดลงหรือถูกจำกัด

สัญญาณรบกวนจะส่งผลกระทบต่อการรับสัญญาณ GPS ของโดรนด้วย ซึ่งจะเพิ่มโอกาสเกิดข้อผิดพลาดในการติดตามด้วย GPS ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด อาจส่งผลให้สูญเสียการรับสัญญาณ GPS อย่างสมบูรณ์

ด้วยตัวกรอง RF ที่เหมาะสม สัญญาณรบกวนภายนอกและสัญญาณรบกวนจากระบบสื่อสารที่อยู่ใกล้เคียงสามารถกำจัดได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะช่วยรักษาคุณภาพของความถี่สัญญาณที่ต้องการ ในขณะเดียวกันก็กรองความถี่สัญญาณที่ไม่ต้องการออกไปได้อย่างง่ายดาย

นอกจากนี้ ตัวกรองคลื่นวิทยุ (RF filters) ยังมีบทบาทสำคัญในสภาพแวดล้อมของโทรศัพท์มือถือ โทรศัพท์มือถือต้องการคลื่นความถี่จำนวนหนึ่งเพื่อทำงานได้อย่างถูกต้อง หากขาดตัวกรองคลื่นวิทยุที่เหมาะสม คลื่นความถี่ต่างๆ จะไม่สามารถทำงานพร้อมกันได้ ซึ่งหมายความว่าคลื่นความถี่บางคลื่นจะถูกตัดทิ้ง เช่น ระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก (GNSS) ระบบความปลอดภัยสาธารณะ Wi-Fi เป็นต้น ในที่นี้ ตัวกรองคลื่นวิทยุจึงมีบทบาทสำคัญโดยช่วยให้คลื่นความถี่ทั้งหมดสามารถทำงานพร้อมกันได้

โดยทั่วไป ตัวกรองมีน้ำหนักเบาและช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของความถี่สัญญาณ หากตัวกรอง RF ไม่ให้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ คุณสามารถพิจารณาตัวเลือกอื่นๆ ได้หลากหลาย หนึ่งในนั้นคือการเพิ่มตัวขยายสัญญาณเข้าไปในวงจรของคุณ ตั้งแต่ตัวขยายสัญญาณแบบกริดไปจนถึงตัวขยายกำลัง RF อื่นๆ คุณสามารถแปลงความถี่สัญญาณต่ำให้เป็นความถี่สัญญาณสูงขึ้นได้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของวงจร RF

Si Chuan Keenlion Microwave มีให้เลือกมากมายทั้งแบบแถบความถี่แคบและแถบความถี่กว้าง ครอบคลุมความถี่ตั้งแต่ 0.5 ถึง 50 GHz ออกแบบมาเพื่อรองรับกำลังไฟฟ้าขาเข้า 10 ถึง 30 วัตต์ ในระบบส่งสัญญาณ 50 โอห์ม ใช้การออกแบบแบบไมโครสตริปหรือสไตรป์ไลน์ และได้รับการปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด

เราสามารถปรับแต่งตัวกรอง RF ตามความต้องการของคุณได้เช่นกัน คุณสามารถเข้าไปที่หน้าการปรับแต่งเพื่อระบุรายละเอียดที่คุณต้องการได้

https://www.keenlion.com/customization/

บริษัท เสฉวน คีนไลออน ไมโครเวฟ เทคโนโลยี จำกัด

อีเมล:

sales@keenlion.com

tom@keenlion.com