HF-Filter sind frequenzselektive Bauteile, die in Drohnen, UAVs und anderen unbemannten Systemen gewünschte Signale durchlassen und gleichzeitig unerwünschte Frequenzen sowie Störungen dämpfen. HF- und Mikrowellenfilter kommen in den Bereichen Kommunikation, Telemetrie, GNSS-Navigation, Radar, elektronische Kriegsführung und Sensorik zum Einsatz.
In dieser Kategorie finden Sie Hersteller von HF-Filtern, die Bandpass-, Tiefpass-, Hochpass-, Bandsperr- und Kerbfilter sowie abstimmbare Filter und geschaltete Filterbänke anbieten.
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HF- und Mikrowellenkomponenten für die Kommunikation und Datenübertragung bei UAVs
HF- und Mikrowellenantennen für Drohnen und GCS | Überwachungs- und Kommunikationsantennen
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Hochfrequenz- (HF) und Mikrowellenfilter steuern, welche Frequenzen ein elektronisches System passieren dürfen und welche gedämpft werden, und tragen so dazu bei, unerwünschte Signale und Störungen innerhalb von HF-Signalketten zu bewältigen. In Drohnen und anderen unbemannten Systemen kommen sie in Funkgeräten, Navigationsempfängern, Radarsystemen und Nutzlasten zum Einsatz, die Befehls-, Telemetrie-, Kommunikations- und Sensorikfunktionen unterstützen.
Filter können als diskrete Bauteile, integrierte Schaltungen oder als Elemente innerhalb größerer HF-Frontend-Module implementiert werden. Ihr Frequenzgang, ihr Aufbau, ihre Impedanzanpassung und ihre Position innerhalb der Signalkette beeinflussen die Übertragung des gewünschten Signals, die Unterdrückung von Signalen außerhalb des Bandes, die Einfügungsdämpfung sowie die zeitlichen Eigenschaften.
HF-Filtermodule von Southwest Antennas
Tiefpassfilter (LPFs) lassen Frequenzen unterhalb einer definierten Grenzfrequenz durch und dämpfen gleichzeitig Signale höherer Frequenzen, während Hochpassfilter (HPFs) Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz durchlassen und Frequenzanteile niedrigerer Frequenzen unterdrücken. Bandpassfilter (BPFs) wählen einen definierten Bereich zwischen unterer und oberer Frequenzgrenze aus, während Bandsperrfilter (BSFs) ein bestimmtes Frequenzband unterdrücken. Notch-Filter sorgen für eine schmalbandige Unterdrückung um eine bestimmte Frequenz herum, wodurch sie sich zur Unterdrückung lokaler Störungen eignen, während benachbarte Signale erhalten bleiben.
Filterapproximationen bestimmen den Kompromiss zwischen Durchlassbandverhalten, Steilheit der Übergänge, Sperrbanddämpfung und Phasengang. Butterworth-Filter bieten ein maximal flaches Durchlassband, während Tschebyscheff-Filter Welligkeit im Durchlass- oder Sperrband zulassen, um einen steileren Übergang zu erzielen. Elliptische Filter (auch Cauer-Filter genannt) nutzen Welligkeit und Übertragungsnullstellen, um bei einer gegebenen Filterordnung besonders scharfe Übergänge zu erzeugen, während Bessel-Thomson-Filter einer annähernd linearen Phase und einer flachen Gruppenverzögerung über das Durchlassband Vorrang einräumen, um die Signalform zu erhalten.
Mehrport-Filternetzwerke kombinieren oder trennen Signale entsprechend den Anforderungen an Frequenz und Signalweg. Diplexer trennen oder kombinieren zwei Frequenzbänder, während Duplexer es ermöglichen, dass Sende- und Empfangspfade unter definierten Isolationsbedingungen mithilfe frequenzselektiver oder schaltender Anordnungen eine Antenne gemeinsam nutzen. Multiplexer kombinieren oder trennen mehrere Kanäle, und Kanalisierer teilen ein breiteres Eingangsspektrum zur parallelen Verarbeitung in schmalere Bänder auf. Diese Netzwerke kommen in Multiband-Funkgeräten, Architekturen mit gemeinsam genutzten Antennen und breitbandigen Überwachungsnutzlasten zum Einsatz.
Die Filterhardware beeinflusst die Betriebsfrequenz, die Einfügungsdämpfung, die Selektivität, die Belastbarkeit, die physikalische Größe sowie die Integrationsanforderungen. Verschiedene Technologien nutzen elektrische, elektromagnetische oder akustische Resonanzen, um frequenzselektive Frequenzgänge zu erzeugen, wobei der am besten geeignete Ansatz von den Leistungs-, Gehäuse- und Systemanforderungen abhängt.
| Technologie | Eigenschaften und typische Integration |
| Filter mit konzentrierten Elementen (LC-Filter) | Verwenden Induktivitäten und Kondensatoren in kompakten Schaltungen und lassen sich direkt auf eine Leiterplatte (PCB) integrieren. Die Leistung bei höheren Frequenzen wird zunehmend durch parasitäre Effekte der Bauteile, Impedanzanpassung und das PCB-Layout beeinflusst. |
| Planare und verteilte Filter | Verwenden Sie Übertragungsleitungsstrukturen wie Mikrostreifen- oder Streifenleitungen, wobei die Eigenschaften des Substrats, die Leitergeometrie und die Abmessungen der Übertragungsleitung den Frequenzgang und den erzielbaren Verlust bestimmen. |
| Hohlraum-, Koaxial- und Wellenleiterfilter | Sie nutzen elektromagnetische Resonanzstrukturen, die eine hohe Selektivität, geringe Einfügungsverluste oder eine hohe Belastbarkeit bieten können. Sie werden in der Regel als diskrete Bauteile oder Baugruppen verbaut, wobei ihre physikalischen Abmessungen stark von der Betriebsfrequenz beeinflusst werden. |
| Keramische und dielektrische Resonatoren | Verwenden dielektrische Materialien zur Bildung kompakter Resonanzstrukturen und sind sowohl als auf Leiterplatten montierte Bauteile als auch als größere Baugruppen erhältlich. Dielektrische Eigenschaften, Temperaturstabilität und Materialverluste beeinflussen die Gesamtleistung. |
| Akustische Wellenfilter (SAW & BAW) | Oberflächenwellenfilter (SAW) und Volumenwellenfilter (BAW) wandeln elektrische Signale in akustische Schwingungen innerhalb piezoelektrischer Materialien um, um eine kompakte Frequenzauswahl zu ermöglichen. Sie werden üblicherweise in Funk-Frontends integriert, die innerhalb definierter Frequenzbänder arbeiten. |
| Integrierte passive Bauelemente (IPD) und MMIC-Filter | Integrierte passive Bauelemente (IPDs) und monolithische Mikrowellen-integrierte Schaltungen (MMICs) integrieren Filterstrukturen in kompakte Chips oder Module und ermöglichen so eine enge Integration mit Verstärkern, Schaltern und anderen HF-Schaltungen. |
HF- und Mikrowellenfilter nutzen verschiedene Ansätze, um entweder feste Betriebsbänder oder Systeme zu unterstützen, die sich an wechselnde Frequenzanforderungen anpassen müssen.
Da die digitale Filterung Überlastung, Kompression oder Verzerrungen in den vorangehenden analogen Stufen nicht verhindern kann, erfordern Empfängerarchitekturen unter Umständen sowohl eine HF-Vorauswahl als auch eine anschließende digitale Filterung, um die Signalqualität aufrechtzuerhalten.
Befehls- und Steuerungssysteme (C2), Telemetrie, Video-Downlinks, Satellitenkommunikation (SATCOM) und Mesh-Funkgeräte können auf derselben Plattform über mehrere Frequenzbänder hinweg betrieben werden. Bandpassfilter helfen dabei, das erforderliche Betriebsband zu isolieren, während Tiefpassfilter zur Unterdrückung von Senderoberschwingungen und anderen unerwünschten hochfrequenten Komponenten eingesetzt werden können. Mobilfunkgestützte Drohnen können zudem 5G-HF-Filter in ihre Kommunikationsmodule integrieren, um den Betrieb über bestimmte Mobilfunkbänder hinweg zu unterstützen.
Empfänger des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) nutzen HF-Filter, um die erforderlichen Satellitenfrequenzbänder auszuwählen und gleichzeitig Energie außerhalb des Bandes zu dämpfen, die die Empfängerleistung beeinträchtigen könnte. Multiband-Empfänger und störungsresistente Frontends mit Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) erfordern eine koordinierte Filterung über mehrere Antennen- und Empfängerpfade hinweg, wobei die Einfügungsdämpfung die Empfindlichkeit beeinflusst und die Konsistenz von Amplitude und Phase für die Mehrkanal-Signalverarbeitung von Bedeutung sein kann.
Verlustarme Mikrowellen-Bandpassfilter von ASARTECH
Radarhöhenmesser, Kollisionsvermeidungssensoren und Nutzlasten mit Synthetic-Aperture-Radar (SAR) verwenden Filter innerhalb der Sende-, Empfangs- oder Zwischenfrequenz- (ZF-)Signalwege. Die Filterung trägt dazu bei, unerwünschte Emissionen zu kontrollieren und Störungen auszublenden, während die Durchlassbandbreite und die Gruppenverzögerungseigenschaften der Radarwellenform gerecht werden müssen, ohne die Entfernungsmessungen, die Zielerfassung oder die Bildgebung wesentlich zu beeinträchtigen.
Geräte fürdie automatische abhängige Überwachung mit Rundfunk (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B), die Fernidentifikation (Remote ID) und die Freund-Feind-Erkennung (Identification Friend or Foe, IFF) verwenden Filter innerhalb ihrer HF-Signalketten, um Betriebsbänder auszuwählen und Störungen durch nahegelegene Sender zu reduzieren. Sendefähige Geräte erfordern unter Umständen ebenfalls eine Filterung, um Oberwellen und andere unerwünschte Emissionen außerhalb des Bandes zu unterdrücken, bevor die Signale die Antenne erreichen.
Nutzlasten fürelektronische Kriegsführung (EW) und Signalaufklärung (SIGINT) müssen unter Umständen Signale über mehrere Frequenzbänder hinweg erfassen, analysieren oder übertragen. Systeme zur Frequenzüberwachung, elektronische Gegenmaßnahmen (ECM) und HF-Peilsysteme können Festfilter, abstimmbare Filter oder geschaltete Filterbänke verwenden, während die Empfänger-Vorauswahl dazu beiträgt, starke unerwünschte Signale vor der rauscharmen Verstärkung und Frequenzumsetzung zu begrenzen und so den nutzbaren Dynamikbereich zu erhalten.
Eng beieinander installierte Funkgeräte und HF-Systeme können sich gegenseitig durch Senderleckage, Oberschwingungen, Intermodulationsprodukte oder zwischen Antennen und Kabeln gekoppelte Energie stören. Filter tragen dazu bei, diese unerwünschten Signalwege im Rahmen einer umfassenden EMV-Planung (Elektromagnetische Verträglichkeit) der Plattform zu kontrollieren. In Sendepfaden können Hochleistungsfilter erforderlich sein, während empfindliche Empfänger Filter benötigen, die hinsichtlich Einfügungsdämpfung, Unterdrückung, Linearität und Überlastgrenzen ausgewählt werden und mit Antennenabstand, Abschirmung sowie einem geeigneten HF-Frontend-Design zusammenwirken.
Die Entwicklungen im Bereich der HF- und Mikrowellenfilterung zielen darauf ab, den Bedarf an kleineren Nutzlasten, breiteren Betriebsbandbreiten, anpassungsfähiger Frequenzabdeckung und verbesserter Störungsunterdrückung zwischen eng integrierten Systemen zu decken.
Mit steigenden Betriebsfrequenzen wird es immer wichtiger, Filter innerhalb ihrer vorgesehenen Baugruppen zu charakterisieren, da Impedanzfehlanpassungen, Gehäuse, Verbindungen, benachbarte Strukturen und Integrationseffekte die gemessene Antwort verzerren können.
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