ตัวกรองความถี่วิทยุ (RF) และไมโครเวฟ เป็น ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานกับสัญญาณในช่วงความถี่เมกะเฮิร์ตซ์ถึงกิกะเฮิร์ตซ์ ( ความถี่ปานกลางถึงความถี่สูงมาก ) เป็นส่วนประกอบที่ใช้ในระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อส่งผ่านหรือปฏิเสธความถี่เฉพาะและลดทอนสัญญาณที่ไม่ต้องการภายในช่วงไมโครเวฟและ RF ช่วงความถี่นี้เป็นช่วงที่ใช้โดยวิทยุกระจายเสียง โทรทัศน์ การสื่อสารไร้สาย (โทรศัพท์มือถือ Wi-Fiฯลฯ) ส่วนใหญ่ ดังนั้นอุปกรณ์ RF และไมโครเวฟส่วนใหญ่จึงมีตัวกรองบางประเภทสำหรับสัญญาณที่ส่งหรือรับ ตัวกรองดังกล่าวมักใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับดูเพล็กเซอร์และไดเพล็กเซอร์เพื่อรวมหรือแยกแถบความถี่หลายแถบ ^{[ 1 ]}

โดยทั่วไปแล้วควรมีฟังก์ชันการกรองสี่อย่างดังนี้:

• ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่ : เลือกเฉพาะย่านความถี่ที่ต้องการเท่านั้น
• ตัวกรองแบบแบนด์สต็อป : กำจัดช่วงความถี่ที่ไม่ต้องการ
• ตัวกรองความถี่ต่ำ : ยอมให้เฉพาะความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่ตัดผ่านไปได้
• ตัวกรองความถี่สูง : ยอมให้เฉพาะความถี่ที่สูงกว่าความถี่ตัดผ่านไปได้

โดยทั่วไป ตัวกรอง RF และไมโครเวฟส่วนใหญ่มักประกอบด้วยตัวเรโซเนเตอร์ ที่เชื่อมต่อกันหนึ่งตัวหรือมากกว่า ดังนั้นเทคโนโลยีใดๆ ที่สามารถใช้ในการสร้างตัวเรโซเนเตอร์ก็สามารถใช้ในการสร้างตัวกรองได้เช่นกันค่าคุณภาพ ที่ไม่มีโหลด ของตัวเรโซเนเตอร์ที่ใช้โดยทั่วไปจะกำหนดความสามารถในการเลือกของตัวกรอง หนังสือของ Matthaei, Young และ Jones ^{[ 2 ]}ให้ข้อมูลอ้างอิงที่ดีเกี่ยวกับการออกแบบและการสร้างตัวกรอง RF และไมโครเวฟ ทฤษฎีตัวกรองทั่วไปทำงานกับความถี่เรโซแนนซ์และสัมประสิทธิ์การเชื่อมต่อของตัวเรโซเนเตอร์ที่เชื่อมต่อกันในตัวกรองไมโครเวฟ

โครงสร้างเรโซเนเตอร์ที่ง่ายที่สุดที่สามารถใช้ในตัวกรองคลื่นความถี่วิทยุและไมโครเวฟคือวงจร LC tankซึ่งประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุแบบขนานหรือแบบอนุกรม วงจรเหล่านี้มีข้อดีคือมีขนาดกะทัดรัดมาก แต่ค่าคุณภาพ ต่ำ ของเรโซเนเตอร์ทำให้ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ

ตัวกรอง LC แบบรวมองค์ประกอบมีช่วงความถี่ทั้งบนและล่าง เมื่อความถี่ต่ำมาก ๆ ลงไปอยู่ในช่วงกิโลเฮิร์ตซ์ถึงเฮิร์ตซ์ ขนาดของตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในวงจรแท็งก์จะใหญ่เกินไปจนใช้งานไม่ได้ ตัวกรองความถี่ต่ำมากมักออกแบบโดยใช้คริสตัลเพื่อแก้ปัญหานี้ เมื่อความถี่สูงขึ้นไปอยู่ในช่วง 600 เมกะเฮิร์ตซ์ขึ้นไป ตัวเหนี่ยวนำในวงจรแท็งก์จะเล็กเกินไปจนใช้งานไม่ได้ เนื่องจากค่าความต้านทานเชิงไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำที่มีค่าความเหนี่ยวนำค่าหนึ่งจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามความถี่ ดังนั้นที่ความถี่สูง เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานเชิงไฟฟ้าเท่าเดิม อาจต้องใช้ค่าความเหนี่ยวนำที่ต่ำมากจนใช้งานไม่ได้

สายส่งสัญญาณแบบระนาบเช่นไมโครสตริปโคแพลนาร์เวฟไกด์และสไตรป์ไลน์สามารถนำมาใช้เป็นตัวเรโซเนเตอร์และตัวกรองได้ดีเช่นกัน กระบวนการผลิตวงจรไมโครสตริปนั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์และตัวกรองเหล่านี้มีข้อดีคือส่วนใหญ่เป็นแบบระนาบ

ตัวกรองระนาบความแม่นยำสูงผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการฟิล์มบาง สามารถเพิ่มค่า Qแฟคเตอร์ได้โดยใช้วัสดุไดอิเล็กทริกที่มีค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียต่ำสำหรับพื้นผิว เช่น ควอตซ์หรือแซฟไฟร์ และโลหะที่มีความต้านทานต่ำ เช่น ทองคำ

สายส่งสัญญาณแบบโคแอกเซียล ให้ ค่าคุณภาพ สูง กว่าสายส่งสัญญาณแบบระนาบ จึงนิยมใช้เมื่อต้องการประสิทธิภาพสูง ตัวเรโซเนเตอร์แบบโคแอกเซียลอาจใช้วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงเพื่อลดขนาดโดยรวมลง

ตัวกรองโพรงที่สร้างขึ้นอย่างดีซึ่งยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงความถี่ 40 MHz ถึง 960 MHz นั้นมีความสามารถในการเลือกความถี่สูงแม้ภายใต้ภาระกำลังอย่างน้อยหนึ่งเมกะวัตต์^{[ 3 ]} สามารถเพิ่ม ค่าคุณภาพQ ที่สูงขึ้นรวมถึงความเสถียรของประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในความถี่ที่ใกล้เคียงกัน (ลงไปถึง 75 kHz) ได้โดยการเพิ่มปริมาตรภายในของโพรงตัวกรอง

ความยาวทางกายภาพของตัวกรองโพรงแบบดั้งเดิมอาจแตกต่างกันไป ตั้งแต่มากกว่า 205 ซม. ในช่วงความถี่ 40 MHz ไปจนถึงต่ำกว่า 27.5 ซม. ในช่วงความถี่ 900 MHz

ในย่านความถี่ไมโครเวฟ (1000 MHz ขึ้นไป) ตัวกรองแบบโพรง (cavity filters) จะมีความเหมาะสมมากกว่าในแง่ของขนาดและค่าคุณภาพ สูง กว่าตัวกรองและตัวเรโซเนเตอร์แบบรวมองค์ประกอบ (lumped element resonators and filters) อย่างเห็นได้ชัด

แผ่นกลมที่ทำจาก วัสดุ ไดอิเล็กทริก ชนิดต่างๆ สามารถนำมาใช้ทำเรโซเนเตอร์ได้เช่นกัน เช่นเดียวกับเรโซเนเตอร์แบบโคแอกเซียล วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงอาจช่วยลดขนาดโดยรวมของตัวกรองได้ เมื่อใช้ร่วมกับวัสดุไดอิเล็กทริกที่มีการสูญเสียต่ำ จะช่วยให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ ที่กล่าวถึงไปก่อนหน้านี้อย่างมาก

ตัวเรโซเนเตอร์ไฟฟ้าอะคูสติกที่ใช้สารเพียโซอิเล็กทริกสามารถใช้เป็นตัวกรองได้ เนื่องจากความยาวคลื่นเสียงที่ความถี่ที่กำหนดนั้นสั้นกว่าความยาวคลื่นไฟฟ้าหลายลำดับความ magnitud ดังนั้นตัวเรโซเนเตอร์ไฟฟ้าอะคูสติกจึงมักมีขนาดและน้ำหนักเล็กกว่าตัวเรโซเนเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ตัวเรโซเนเตอร์แบบโพรง

ตัวอย่างทั่วไปของตัวเรโซเนเตอร์ไฟฟ้าอะคูสติกคือตัวเรโซเนเตอร์ควอตซ์ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือผลึกควอตซ์แบบเพียโซอิเล็กทริกที่ถูกตัดและยึดไว้ด้วยอิเล็กโทรดคู่หนึ่ง เทคโนโลยีนี้มีข้อจำกัดอยู่ที่ความถี่ประมาณหลายสิบเมกะเฮิร์ตซ์ สำหรับความถี่ไมโครเวฟ ซึ่งโดยทั่วไปมากกว่า 100 เมกะเฮิร์ตซ์ ตัวกรองส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีฟิล์มบาง เช่นโครงสร้างคลื่นเสียงพื้นผิว (SAW)และ โครงสร้าง เรโซเนเตอร์อะคูสติกแบบฟิล์มบาง (FBAR, TFBAR)

แผ่นกรอง สำหรับเครื่องทำวาฟเฟิลก็เป็นตัวอย่างหนึ่ง

นี่คือตัวกรองไมโครเวฟแบบปรับได้สูงรุ่นใหม่ ตัวกรองชนิดพิเศษเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับท่อนำคลื่น SIW หรือเทคโนโลยี PCB ราคาประหยัด และสามารถปรับความถี่ให้ต่ำหรือสูงขึ้นได้ตามต้องการด้วยความช่วยเหลือของสวิตช์ที่แทรกอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ช่วงการปรับความถี่ที่กว้าง^{[ 4 ]}

• บทความเกี่ยวกับตัวกรองไมโครเวฟที่ Microwaves 101 ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม 2014 ในWayback Machine
• คู่มือเบื้องต้นเกี่ยวกับตัวกรอง RF สำหรับวิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์