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El HMC882A de Analog Devices está diseñado para aplicaciones médicas, satelitales, industriales y militares que operan a frecuencias por debajo de 6.9 GHz.

Casi todos los aspectos del diseño de circuitos se vuelven más complicados a medida que las frecuencias de señal se extienden al rango de gigahertz, y los filtros no son una excepción.

En los circuitos analógicos de baja frecuencia, a menudo podemos realizar una tarea de filtrado con nada más que una resistencia y un condensador. Cuando se requiere una reducción más pronunciada, a menudo recurrimos a filtros activos que aprovechan las topologías estándar, como la llave Sallen (que se muestra en el diagrama a continuación).

El filtro Sallen-Key es un circuito sencillo que proporciona una respuesta de dos polos.

Los filtros basados ​​en amplificadores operacionales son cada vez menos prácticos a medida que las frecuencias se mueven dentro del rango de radiofrecuencia. Los ingenieros de RF a menudo vuelven a los componentes pasivos, que no sufren las limitaciones de frecuencia que presentan los amplificadores, pero incluso los pasivos se vuelven problemáticos cuando las frecuencias extremadamente altas hacen que las propiedades de los componentes no ideales interfieran más seriamente en el funcionamiento del circuito.

Filtros de frecuencia variable para sistemas de RF

Una tarea que es más difícil que diseñar un filtro de alta frecuencia es diseñar una sintonizable Filtro de alta frecuencia. El término "ajustable" se refiere al hecho de que la respuesta de frecuencia del filtro se puede ajustar. En mi experiencia, los filtros ajustables son algo raros en el mundo analógico de baja frecuencia, pero son un aspecto fundamental de las aplicaciones de RF, ya que muchos receptores de RF deben poder melodía en varias frecuencias portadoras dentro de un rango especificado.

Dos opciones para el filtro sintonizable de alta frecuencia son los filtros sintonizados por cavidad y los bancos de filtros conmutados. Un filtro de cavidad consiste en un cilindro de metal resonante que rodea una varilla de afinación móvil. Cambiar la posición de la barra de ajuste afecta las características resonantes de la estructura, y esto a su vez altera la respuesta de frecuencia.

Un banco de filtros conmutados es básicamente lo que su nombre implica: un banco de filtros combinado con interruptores de entrada y salida. La idea aquí es tener un solo módulo que incluya múltiples filtros, y los interruptores le permiten al usuario seleccionar la respuesta de frecuencia deseada.

Como puede imaginar, estas soluciones no son particularmente compactas. Además, los filtros de cavidad no ofrecen un ajuste de frecuencia conveniente, y los bancos de filtros conmutados proporcionan múltiples respuestas de frecuencia fija en lugar de un rango continuamente ajustable.

El HMC882A

Este nuevo filtro de paso bajo sintonizable de Analog Devices es una alternativa de factor de forma pequeño a los filtros de cavidad y los bancos de filtros conmutados. A diferencia de los componentes que incorporan algún tipo de funcionalidad mecánica, es un MMIC, es decir, un circuito integrado de microondas monolítico. Como puede ver en el diagrama funcional a continuación, la interfaz es sencilla: todo lo que necesita es una señal de entrada de RF y una tensión de control, y el chip proporciona la señal de salida de RF filtrada.

Diagrama tomado de la hoja de datos HMC882A.

La frecuencia de corte del filtro se puede elegir entre un rango continuo que se extiende desde 3.95 GHz hasta 6.9 GHz. Este rango de frecuencia corresponde a un rango de voltaje de control de 0 V a 14 V.

A fin de cuentas, diría que este es un método de ajuste conveniente: es una solución puramente eléctrica que proporciona capacidad de ajuste dinámico. Es cierto que 0 V a 14 V es un rango grande que excede los voltajes de suministro típicos, pero en general esto parece ser un precio bastante pequeño a pagar.

La caída del HMC882A es bastante empinada. Proporciona más de 20 dB de atenuación a una frecuencia que es igual a la frecuencia de corte multiplicada por 1.28. Como punto de comparación, un filtro de un solo polo proporciona 20 dB de atenuación a una frecuencia que es igual a la frecuencia de corte multiplicada por 10.

Selección de la frecuencia de corte

El pin de entrada de voltaje de control no requiere una cantidad significativa de corriente, por lo que puede llevar la funcionalidad de selección de frecuencia al reino digital conduciendo el pin directamente desde un DAC de alto voltaje.

Aparte de la comodidad típica de una interfaz basada en microcontroladores, este enfoque le permitiría introducir un poco de precisión adicional en el sistema. Como puede ver en el gráfico que se muestra a continuación, la relación entre la tensión de control y la frecuencia de corte no es perfectamente lineal. También está influenciado por la temperatura. Si incorpora un microcontrolador en el sistema, podría compensar estos efectos en el firmware.

Parcela tomada de la hoja de datos HMC882A.

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¿Tiene experiencia con filtros de cavidad o bancos de filtros conmutados? ¿Hay alguna razón por la que no quiera usar un dispositivo como el HMC882A? Siéntase libre de compartir sus pensamientos en la sección de comentarios a continuación.