您對經典的模擬濾波器有何看法？每一位電子工程師都必須精通？或者，濾波器分析就像是一個用來測試學生是否適合模擬設計世界的測試？

對于大多數(shù)的電路和系統(tǒng)來說，使用電感器、電容器和電阻器的模擬濾波器至關重要。無論是被動還是主動設計，透過具有高難度數(shù)學的理論結構、實際的「應用說明」(application note)設計與物料清單(BOM)，以及甚至是具有實體建構細節(jié)的實作電路等途徑，有時候似乎將其研究至「超越無限」的境地。

這并不難理解，因為無論是哪一個應用領域，濾波器都在訊號路徑中扮演多種重要角色。無論是低通、高通、帶通還是陷波濾波器，即使無法為訊號帶來什么價值，他們都還是必要的，因為濾波器有助于提高訊號噪聲比(SNR)、減少來自鄰近通道的干擾，以及衰減50/60Hz的拾音等。

盡管如此，經典的濾波器理論是一個可以引發(fā)學生和工程師好奇心的主題，因為它們包括各種令人驚艷以及極其枯燥的不同版本，同時還有許多不同的拓撲結構，例如pi-filter (如圖1)、Chebyshev、Sallen-Key、Butterworth、Cauer (橢圓)以及高斯(Gaussian)等等。而其屬性也各不相同，包括一階、二階、滾降(roll-off)、通帶紋波、阻帶紋波、相位性能、平衡(差分)等等，可說是「族繁不及備載」。

圖1：Pi Filter（來源：Quora）

圖2：Rose-Hulman Sallen-Key Filter

(當然，這些都只是經典的全模擬濾波器。除此之外，還有準模擬開關電容濾波器，可在多個電容器之間使用電荷均衡和頻率切換以實現(xiàn)濾波器功能。這些都為濾波器帶來更多的價值，因為它們與IC制程兼容，在許多情況下都不必再使用分離式組件濾波器。)

經典模擬濾波器可用于數(shù)百MHz至GHz范圍。然而，這些集總組件(lumped-element)濾波器越來越難設計以及制造用于更高頻率。寄生效應以及組件容差和漂移為其帶來真正的挑戰(zhàn)，而且這些濾波器通常需要個別修整，以抵消其難以建模的現(xiàn)實。

因此，如果少了分離式組件濾波器的其他替代方案，考慮到尺寸、性能、一致性和成本等，在我們周遭的許多裝置可能都會變得不切實際。這些產品顯然非常實用，主要就是因為采用了完全不同的模擬濾波器途徑：表面聲波(SAW)和體聲波(BAW)濾波器(以及薄膜體聲波諧振器——FBAR)。SAW和BAW技術已在過去幾十年來發(fā)展地相當成熟了，可以創(chuàng)造完全不同于獨立式組件模擬濾波器的低成本、高性能組件。

他們利用眾所周知的多功能壓電效應，將電能轉換為沿表面(SAW)或在工程陶瓷晶體材料(BAW)內傳播的聲波。SAW組件可在大約1 GHz的頻率下運作，而BAW組件可在1 GHz以下到multi-GHz的覆蓋范圍內重迭。這兩種組件的共同點之一在于都不需要研究經典的集總組件模擬濾波器設計理論和實踐。

圖3：基本SAW濾波器(SAW、BAW以及圖1的未來無線版本)

圖4：SAW、BAW以及圖2的未來無線版本