晶体滤波器
晶体滤波器是窄带通信系统发展中特别重要的元件。
定义
晶体滤波器是用晶体谐振器组成的滤波器。
分类
分立式晶体滤波器,即由分立式晶体谐振器和分立式电子元件构成的滤波器。
集成式晶体滤波器,即采用集成电路工艺制作的晶体滤波器,其中又分成单片的、串联单片的和多片的三种类型。
集成式晶体滤波器,即采用集成电路工艺制作的晶体滤波器,其中又分成单片的、串联单片的和多片的三种类型。
原理
当作用于晶体谐振器的电信号频率等于晶体的固有频率时,电能通过晶体的逆压电效应在晶体中引起机械谐振产生机械能;在输出端,正压电效应又将这种机械能转换为电信号。晶体谐振器及其等效电路和阻抗特性如图1。其中,L1、C1和R1分别代表晶体谐振器的动态电感、动态电容和动态电阻;C0为晶体支架和电极间的静态电容。R1通常很小,可忽略不计。这样,图1a的等效电路可视为纯电抗二端网络。谐振器的串联、并联谐振频率f1、f2以及比值f2/f1分别为
比值 f2/f1随比值C1/C0而异。这个特性可以用来调节晶体滤波器的通频带。例如,谐振器外接一个串联电容器,等效于C1减小、f1升高;而外接一个并联电容器,则等效于C0增大、f2降低。两者均可缩小f1与f2之间的间隔,即缩窄通频带。如果串接或并接电感器,则将增大频率间隔,展宽通频带。
因晶片不能做得很薄,石英晶体谐振器的基波频率只能达到30~35兆赫。工作频率较高的谐振器大多工作于泛音(高于基频近奇次倍的振动),但泛音次数越高,串、并联谐振频率的间隔越小。
70年代发展起来的离子刻蚀技术能使晶体谐振器的基波频率接近 500兆赫。但由于外接元件,特别是线圈问题,其泛音频率也只能做到 600兆赫,相对带宽约为0.01%~1%。
比值 f2/f1随比值C1/C0而异。这个特性可以用来调节晶体滤波器的通频带。例如,谐振器外接一个串联电容器,等效于C1减小、f1升高;而外接一个并联电容器,则等效于C0增大、f2降低。两者均可缩小f1与f2之间的间隔,即缩窄通频带。如果串接或并接电感器,则将增大频率间隔,展宽通频带。
因晶片不能做得很薄,石英晶体谐振器的基波频率只能达到30~35兆赫。工作频率较高的谐振器大多工作于泛音(高于基频近奇次倍的振动),但泛音次数越高,串、并联谐振频率的间隔越小。
70年代发展起来的离子刻蚀技术能使晶体谐振器的基波频率接近 500兆赫。但由于外接元件,特别是线圈问题,其泛音频率也只能做到 600兆赫,相对带宽约为0.01%~1%。
应用
最初的晶体滤波器应用在电话通讯方面;如今,它广泛的应用于通讯接收机的中频选择和单边带系统中。总而言之,晶体滤波器已经在导航、火控系统、仪器、通讯等领域的各种电子设备中得到广泛的应用。
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