Filtro de RF y microondas

La estructura de resonador más sencilla que se puede utilizar en filtros de radiofrecuencia y microondas es un circuito tanque LC compuesto por inductores y condensadores en paralelo o en serie. Estos circuitos tienen la ventaja de ser muy compactos, pero el bajo factor de calidad de los resonadores conlleva un rendimiento relativamente deficiente.

Los filtros LC de elementos concentrados tienen un rango de frecuencia superior e inferior. A frecuencias muy bajas, en el rango de kHz a Hz, el tamaño de los inductores utilizados en el circuito resonante se vuelve prohibitivamente grande. Los filtros de muy baja frecuencia suelen diseñarse con cristales para solucionar este problema. A frecuencias más altas, en el  rango de 600 MHz y superiores, los inductores del circuito resonante se vuelven demasiado pequeños para ser prácticos. Dado que la reactancia eléctrica de un inductor de una inductancia determinada aumenta linealmente con la frecuencia, a frecuencias más altas, para lograr la misma reactancia, puede ser necesaria una inductancia prohibitivamente baja.

Las líneas de transmisión planares , como las microcintas , las guías de onda coplanares y las líneas de transmisión , también pueden funcionar como buenos resonadores y filtros. Los procesos utilizados para fabricar circuitos microcinta son muy similares a los utilizados para fabricar placas de circuitos impresos , y estos filtros tienen la ventaja de ser en gran medida planares.

Los filtros planares de precisión se fabrican mediante un proceso de película delgada. Se pueden obtener factores Q más altos utilizando materiales dieléctricos de baja tangente de pérdidas para el sustrato, como cuarzo o zafiro, y metales de menor resistencia, como el oro.

Las líneas de transmisión coaxiales ofrecen un factor de calidad superior al de las líneas de transmisión planares, por lo que se utilizan cuando se requiere un mayor rendimiento. Los resonadores coaxiales pueden emplear materiales de alta constante dieléctrica para reducir su tamaño.

Aún muy utilizados en el rango de frecuencias de 40  MHz a 960  MHz, los filtros de cavidad bien construidos son capaces de ofrecer una alta selectividad incluso con cargas de potencia de al menos un megavatio. ^{[ 3 ]} Un factor de calidad Q más alto , así como una mayor estabilidad del rendimiento en frecuencias muy próximas (hasta 75 kHz), se pueden lograr aumentando el volumen interno de las cavidades del filtro. 

La longitud física de los filtros de cavidad convencionales puede variar desde más de 205  cm en el  rango de 40 MHz hasta menos de 27,5  cm en el  rango de 900 MHz.

En el rango de microondas (1000  MHz y superiores), los filtros de cavidad resultan más prácticos en términos de tamaño y ofrecen un factor de calidad significativamente mayor que los resonadores y filtros de elementos concentrados.

También se pueden utilizar discos fabricados con diversos materiales dieléctricos para construir resonadores. Al igual que con los resonadores coaxiales, se pueden emplear materiales con una constante dieléctrica elevada para reducir el tamaño total del filtro. Con materiales dieléctricos de bajas pérdidas, estos pueden ofrecer un rendimiento significativamente superior al de las otras tecnologías mencionadas anteriormente.

Los resonadores electroacústicos basados ​​en materiales piezoeléctricos pueden utilizarse como filtros. Dado que la longitud de onda acústica a una frecuencia determinada es varios órdenes de magnitud menor que la longitud de onda eléctrica, los resonadores electroacústicos suelen ser más pequeños y ligeros que sus homólogos electromagnéticos, como los resonadores de cavidad.

Un ejemplo común de resonador electroacústico es el resonador de cuarzo , que consiste esencialmente en un fragmento de cristal de cuarzo piezoeléctrico sujeto por un par de electrodos. Esta tecnología está limitada a algunas decenas de megahercios. Para frecuencias de microondas, generalmente superiores a 100  MHz, la mayoría de los filtros utilizan tecnologías de película delgada, como ondas acústicas superficiales (SAW) y estructuras basadas en resonadores acústicos de volumen de película delgada (FBAR, TFBAR).

El filtro de la gofrera es un ejemplo.

Se trata de una nueva clase de filtros de microondas altamente sintonizables. Estos filtros especiales pueden implementarse en guías de onda, SIW o en tecnología PCB de bajo coste, y pueden sintonizarse a cualquier frecuencia inferior o superior mediante interruptores insertados en las posiciones adecuadas para lograr un amplio rango de sintonización. ^{[ 4 ]}