Статья · Фильтры и объединение

Полосовой фильтр СВЧ: зачем нужен и как выбрать

Полосовой фильтр пропускает рабочую полосу и подавляет всё за её пределами, защищая приёмник от чужих передатчиков. Разбираем три числа, по которым его выбирают, что такое крутизна ската, чем полосовой фильтр отличается от режекторного и дуплексного, почему фильтр на 8 ГГц и микрополосковый — это другой класс изделий и куда фильтр ставят относительно усилителя.

Если коротко

Фильтр защищает приёмник от чужих сигналов: на плотной площадке соседний передатчик перегружает входной каскад.

Выбирают по трём числам: полоса пропускания, потери в ней 0,35–1,5 дБ и подавление в полосе заграждения 30–105 дБ.

Подавление всегда указано вместе с частотой: ближе к рабочей полосе оно всегда меньше.

Ставят до малошумящего усилителя, иначе он перегрузится раньше, чем помеха дойдёт до фильтра.

Что делает полосовой фильтр

Полосовой фильтр пропускает свою полосу частот и подавляет всё, что лежит за её пределами. В тракте сотовой связи он решает одну задачу: не пустить в приёмник чужие сигналы, которые ему не предназначены.

Ситуация типична для плотной застройки и для мачт, где рядом стоят станции разных операторов и служебные радиосредства. Передатчик соседа работает в двадцати метрах и приходит на вашу антенну с уровнем на десятки децибел выше полезного сигнала. Приёмник перегружается, его входной каскад начинает работать нелинейно, и появляются продукты, которых в эфире не было.

Полоса пропускания, крутизна скатов и подавление в полосе заграждения — три величины, которые определяют пригодность фильтра.

Фильтр ставится на входе приёмного тракта и срезает всё за границами рабочей полосы. Полезный сигнал теряет доли децибела, чужой ослабляется на 30–105 дБ в зависимости от исполнения и отстройки по частоте.

Три числа, по которым выбирают фильтр

Параметр	Что означает	Типовые значения серии
Полоса пропускания	Границы частот, которые фильтр пропускает без подавления	от 703–803 до 3300–3800 МГц
Вносимые потери	Сколько теряет полезный сигнал внутри полосы	0,35–1,5 дБ
Подавление в полосе заграждения	Насколько ослабляется помеха на указанной частоте	30–105 дБ

Четвёртая величина, которую в паспорте прямо не пишут, но которая решает всё — крутизна ската. Она показывает, насколько близко к границе рабочей полосы фильтр уже даёт подавление. Если помеха отстоит от рабочей полосы всего на пять мегагерц, нужен фильтр с резким переходом, и такой всегда крупнее и дороже пологого.

Подавление всегда указывают вместе с частотой. Запись «не менее 80 дБ на 824–884 МГц» значит, что именно в этой полосе помеха ослабляется в сто миллионов раз. На частоте, лежащей ближе к рабочей полосе, подавление будет заметно меньше.

Полосовой, режекторный, дуплексный: чем различаются

Три типа фильтров решают три разные задачи, и подменять один другим нельзя.

Тип фильтра	Что делает	Когда применяют
Полосовой	Пропускает свою полосу, давит всё остальное	Защита приёмника от всех посторонних сигналов сразу
Режекторный	Пропускает всё, кроме одной узкой полосы	Известна конкретная мешающая частота, остальное нужно сохранить
Дуплексный	Разделяет приём и передачу одной системы	Передатчик и приёмник работают через общую антенну

Режекторные фильтры изготавливают под проект, когда мешающая частота известна точно. Про дуплексеры есть отдельный разбор: дуплексный фильтр и как его выбрать. Если же задача не отфильтровать, а объединить диапазоны в один фидер, нужен другой класс узлов — см. комбайнер или отдельные фильтры.

Не всякий СВЧ-фильтр подойдёт

Словосочетание «полосовой фильтр СВЧ» охватывает изделия очень разных классов, и по запросу легко прийти не туда.

Класс изделия	Диапазон	Где применяется	Наш случай?
Резонаторный фильтр сотовых полос	703–3800 МГц	Базовые станции, распределённые сети, репитерные системы	Да
Микрополосковый фильтр	обычно выше 2 ГГц	Печатные платы приёмников и модулей, встраивается в устройство	Нет, это компонент платы
Волноводный и коаксиальный фильтр верхних диапазонов	8 ГГц и выше	Радиорелейные линии, спутниковые и радиолокационные тракты	Нет, другой диапазон

Наша серия ФП — резонаторные фильтры сотовых полос с коаксиальными соединителями, рассчитанные на мощность до 250 Вт. Для задач на 8 ГГц и для встраиваемых микрополосковых решений нужны изделия другого класса: об этом лучше сказать менеджеру сразу, чтобы не подбирать заведомо неподходящее.

Куда ставить фильтр

Место установки определяется тем, что именно защищается.

На входе приёмного тракта, ближе к антенне. Классическая схема: помеха отсекается до того, как попадёт в усилитель. Каждый узел, стоящий до фильтра, сам может перегрузиться.
До малошумящего усилителя. Если усилитель стоит первым, он перегружается раньше, чем помеха дойдёт до фильтра, и защита не работает.
На выходе передатчика. Обратная задача: не выпустить в эфир внеполосные излучения своей станции, чтобы не мешать соседям.
В составе многодиапазонного узла. Фильтры входят внутрь комбайнеров и точек объединения интерфейсов как их часть.

За каждый фильтр в приёмной цепи платят чувствительностью: его вносимые потери прямо вычитаются из уровня полезного сигнала. Поэтому фильтр ставят тогда, когда помеха действительно есть, а не на всякий случай.

Фильтр не лечит интермодуляцию, рождённую после него. Если продукты нелинейности возникают в разъёме или в самом усилителе, они уже попадают в рабочую полосу, и фильтр на входе их не уберёт. Причины такого явления разобраны в статье про пассивную интермодуляцию.

Мощность и интермодуляция

В приёмном тракте мощность через фильтр идёт небольшая, но в передающем и на общей антенне она может достигать сотен ватт. Поэтому в характеристиках указывают среднюю и пиковую мощность: у моделей серии это от 39 до 250 Вт средней и до 2000 Вт пиковой.

Второе, что важно на общей антенне — интермодуляция. Фильтр пассивен, но его резонаторы и соединения при большой мощности сами могут стать источником продуктов нелинейности, которые попадут в полосу приёма соседнего оператора. Природа явления разобрана в материале что такое PIM.

Полосовые фильтры КАДАММ

В разделе полосовых фильтров КАДАММ тринадцать моделей от 703 до 3800 МГц. Изделия КАДАММ (KADAMM) выпускаются и в уличном исполнении, и в виде модулей для встройки в шкаф базовой станции.

КАДАММ ФП-700

703–803 МГц, потери до 0,6 дБ, подавление от 80 дБ, до 100 Вт

Открыть карточку

КАДАММ ФП-900

890–960 МГц, потери до 0,5 дБ, подавление от 50 дБ

Открыть карточку

КАДАММ ФП-3500Ш

3300–3800 МГц, полоса 5G, изоляция до 85 дБ, до 100 Вт

Открыть карточку

КАДАММ ФП-700+900

две полосы 703–803 и 885–960 МГц, потери до 0,5 дБ

Открыть карточку

Модель	Полоса пропускания	Вносимые потери	Подавление
ФП-700	703–803 МГц	до 0,6 дБ	от 80 дБ
ФП-850	814–879 МГц	до 0,35 дБ	от 27 дБ
ФП-900	890–915 и 935–960 МГц	до 0,5 дБ	от 50 дБ
ФП-900Ж	895–905 и 940–950 МГц	0,6–1,5 дБ	от 45 дБ
ФП-700+900	703–803 и 885–960 МГц	до 0,5 дБ	от 45 дБ
ФП-1800У	1710–1735 и 1805–1830 МГц	до 1,2 дБ	от 45 дБ
ФП-2600	2500–2540 и 2620–2660 МГц	до 1,5 дБ	от 30 дБ
ФП-3500	3400–3600 МГц	до 1,5 дБ	от 10 до 65 дБ
ФП-3500Ш	3300–3800 МГц	до 1,1 дБ	от 30 до 85 дБ
ФП-3600М	3605–3689 МГц	до 0,8 дБ	от 30 до 50 дБ

Отдельно стоит КАДАММ ФП-1800-4Т: это четырёхтрактный модуль для шкафа с подавлением до 105 дБ, и КАДАММ ФП-3500-8К — восьмиканальное исполнение с потерями всего 0,4 дБ.

Как понять, что нужен именно фильтр

Симптомы перегрузки приёмника похожи на симптомы слабого сигнала, и их часто путают. Различить помогает простая проверка.

Уровень сигнала хороший, а связь плохая. Телефон показывает уверенный приём, но звонки срываются и данные не идут — классический признак того, что приёмник забит чужим передатчиком.
Качество меняется по времени суток. Соседняя система работает не всегда, и провалы совпадают с её активностью.
Проблема появилась после нового соседа на площадке. Поставили станцию другого оператора или служебную радиосистему — и покрытие ухудшилось.
Помогает временное ослабление на входе. Если аттенюатор на 10 дБ улучшает картину вместо того, чтобы ухудшить, значит вход перегружен.
Спектр показывает мощный сигнал рядом с рабочей полосой. Самый надёжный признак, если есть анализатор.

Если подтверждается перегрузка, дальше считают отстройку: на сколько мегагерц помеха отстоит от края рабочей полосы. Именно эта величина определяет, хватит ли пологого фильтра или нужен с крутым скатом. Про временное ослабление входа есть отдельный материал: коаксиальный аттенюатор и его номинал.

Уличное исполнение и модули для шкафа

Серия делится на два конструктива, и выбор между ними определяется местом установки, а не электрикой.

Конструктив	Где ставят	Особенности
Уличное исполнение	На опоре, на фасаде, в разрыв фидера	Герметичный корпус, коаксиальные соединители, крепление на трубу или стену
Модуль для шкафа	Внутри шкафа базовой станции	Компактные порты, многотрактные исполнения, монтаж на панель

Многотрактные исполнения заметно выигрывают по месту: один корпус обслуживает четыре или восемь трактов вместо такого же числа отдельных фильтров, а вносимые потери у них обычно даже ниже. Оборотная сторона — отказ такого узла выводит из работы сразу все тракты, поэтому на ответственных объектах закладывают резерв.

Что брать под задачу

Задача	Модель	Почему
Защита приёмника LTE 700 от соседних систем	КАДАММ ФП-700	Подавление от 80 дБ в полосах 824–884 МГц
Тракт GSM 900 рядом с чужими передатчиками	КАДАММ ФП-900	Две полосы приёма и передачи, потери всего 0,5 дБ
Два диапазона одним узлом	КАДАММ ФП-700+900	Полосы 700 и 900 МГц в одном корпусе
Ввод полосы 5G в существующий тракт	КАДАММ ФП-3500Ш	3300–3800 МГц, изоляция до 85 дБ
Модуль в шкаф базовой станции	КАДАММ ФП-1800-4Т	Четыре тракта, подавление до 105 дБ
Нужно разделить приём и передачу, а не выделить полосу	КАДАММ ДУ-900-2Т	Это задача дуплексера, см. отдельную статью

Частые вопросы

Чтобы не пустить в приёмник сигналы чужих систем. На плотной площадке соседний передатчик приходит на антенну с уровнем намного выше полезного сигнала и перегружает входной каскад, из-за чего появляются помехи, которых в эфире не было.

Полосовой пропускает свою полосу и давит всё остальное. Режекторный наоборот пропускает всё, кроме одной узкой полосы: его берут, когда мешающая частота известна точно, а остальной спектр нужно сохранить.

У моделей серии от 0,35 до 1,5 дБ в полосе пропускания. В приёмной цепи это прямо вычитается из чувствительности, поэтому фильтр ставят при реальной помехе, а не для профилактики.

Нет. Серия ФП — резонаторные фильтры сотовых полос 703–3800 МГц с коаксиальными соединителями. Для 8 ГГц и для встраиваемых микрополосковых решений нужны изделия другого класса.

До малошумящего усилителя, как можно ближе к антенне. Если усилитель стоит первым, он перегрузится раньше, чем помеха дойдёт до фильтра.

Только ту, что приходит извне. Продукты, рождённые в разъёме или в самом усилителе после фильтра, уже попадают в рабочую полосу, и отфильтровать их нельзя.