晶體濾波器
用晶體諧振器組成的濾波器 。與 LC 諧振回路構(gòu)成的濾波器相比,晶體濾波器在頻率選擇性、頻率穩(wěn)定性、過渡帶陡度和插入損耗等方面都優(yōu)越得多,已廣泛用于通信、導(dǎo)航、測量等電子設(shè)備。1921 年 W. G.凱地將晶體諧振器用于各種調(diào)諧電路 ,形成了晶體濾波器的雛形 。1927年L.艾斯本希德把晶體諧振器用于真正的濾波電路 。1931年 W.P.梅森又把它用于格型濾波器。60年代中期,集成式晶體濾波器研制成功,晶體濾波器在小型化方面有了很大發(fā)展。
石英晶體濾波器是采用石英晶體諧振器為基本元件的電氣濾波器,由于它有很高的品質(zhì)因數(shù)(數(shù)萬以上),因此在軍、民用電子設(shè)備中應(yīng)用極其廣泛,特別是在中頻范疇內(nèi)具有不可替代的地位。
石英晶體濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻晶體濾波器。其中又以帶通及帶阻晶體濾波器最為常用。各種晶體濾波器都可由梯型或差接橋型電路組成,而差接橋型電路具有所需元件較少、對元件參數(shù)要求較低、設(shè)計靈活,因此在大多數(shù)工程設(shè)計中,通常采用這種電路。
石英晶體濾波器具有以下特點:
阻帶衰減高:石英晶體濾波器具有陡峭的阻帶衰減特性,一般阻帶衰減都在60dB以上,有的甚至達(dá)到90dB以上。
矩形系數(shù)好:石英晶體濾波器的矩形系數(shù)一般在2到5左右,頻率較低的可達(dá)到1.8左右,具有良好頻率擇性。
頻率溫度穩(wěn)定性好:由于石英晶體在寬溫度范圍內(nèi)具有的特性,使得晶體濾波器的幅頻特性在寬溫度范圍內(nèi)具有非常高的穩(wěn)定性。
體積?。菏⒕w濾波器所需的元件較少,而且許多元件都可實現(xiàn)表貼化,因此,這種晶體濾波器的體積相對較小。
插損?。阂话憔∮?dB。
應(yīng)用指南
石英晶體濾波器根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同分為集成式單片濾波器和分離式濾波器。
集成式濾波器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低,但其帶寬和頻率受到限制,分離式濾波器則可以彌補(bǔ)集成式濾波器的不足,使可實現(xiàn)的頻率和帶寬得以拓展。
數(shù)字通訊技術(shù)的發(fā)展,對晶體濾波器的群延時特性及互調(diào)失真指標(biāo)提出要求,而分離式濾波器能夠較容易解決。
1、 阻抗匹配:性能優(yōu)良的濾波器在與其端接的電路阻抗不匹配時,濾波特性會變差,引起通帶波動增大,插損增加。當(dāng)外電路阻抗低于濾波器特性阻抗時,中心頻率將下移,反之上移。
2、 合理的測量電平;如同晶體對激勵電平的要求一樣,濾波器中其核心元件仍是晶體,因此激勵電平在沒有規(guī)定時,一般選0dB作為輸入電平。
3、 良好的屏蔽:對濾波器的輸入端和輸出端進(jìn)行良好屏蔽,以使信號源的能量不能直接耦合到負(fù)載端。對甚高頻以上濾波器,則應(yīng)使濾波器與儀器間的連接盡量符合同軸線原理。濾波器在線路上時應(yīng)盡可能采用大面積接地,并將輸入、輸出端隔離,保證濾波器的阻帶衰耗。