2.1.5 固体滤波器在线视频

您好

欢迎您继续学习本课程

对于选频网络而言

除了前面介绍的单调谐回路

和双调谐回路外

还经常采用本讲将要介绍的

固体滤波器

它主要包括石英晶体滤波器

陶瓷滤波器和声表面波滤波器

我们首先介绍石英晶体滤波器

石英晶体是矿物质硅石的一种

其化学成分主要为二氧化硅

自然界中的石英是六角形的晶体

将晶体按照一定方位切割成晶体薄片

并在晶片的两侧涂上银层

焊上引线

再用金属或玻璃外壳封装

这样便构成了石英晶体

其电路符号正好是石英晶体结构的

形象再现

它的基本特性是具有

正 反压电效应

当晶体产生压电振荡时相应的

频率称为谐振频率

由于这种谐振现象与电路的谐振十分类似

为此

可用一组电路参数或者说等效电路

来模拟石英晶体的电特性

在完整的石英晶体等效电路中

C0为石英晶体的静态电容及分布电容之和

L1 C1 r1等效石英晶体基频谐振特性

L3 C3 r3和Ln Cn rn分别等效石英晶体三次泛音

和n次泛音的谐振特性

此处的n为奇数

可见

石英晶体不仅包含了基频串联谐振支路

还包括了其他奇次谐波的串联谐振支路

体现了石英晶体的多谐性

若石英晶体作为基频晶体时

其基频等效电路如图所示

为了便于书写

省略了串联元件的下角标1

当晶片产生振动时

机械振动的惯性等效为电感L

晶片的弹性等效为电容C

晶片的摩擦损耗等效为电阻r

由于等效电路中的L与C的比值很大

r的值很小

由品质因数的表达式可知 晶体Q值很高

一般可达

比前面我们介绍过的LC回路的

品质因数大的多

说明石英晶体适于窄带选频

下面我们重点讨论基频晶体的阻抗特性

由等效电路可知

当忽略电阻r时

可写出其等效阻抗的表达式

若假设L C r产生串联谐振的频率为

晶体产生并联谐振的频率为

阻抗Z又可写成用和来表示的形式

也等于

由此可画出石英晶体的

电抗频响曲线

对于而言

又可写为

由于

显然 大于且近似等于

因为与差值很小

说明在很窄的区域内

晶体具有以下特点

一是电抗特性曲线很陡

对于不同的电抗X 其频率基本不变

即具有稳频作用

二是在此区域

电抗呈现感性

因此 石英晶体在振荡回路中

可作为电感元件使用

构成并联型石英晶体振荡器

三是当时

电抗近似为零

在石英晶体振荡回路中

可作为阻抗很小的纯电阻元件

即短路线使用

构成串联型石英晶体振荡器

而在或区域时

石英晶体呈容性

且电抗曲线变化缓慢

不利于稳频

故经常不采用

陶瓷滤波器是利用陶瓷材料

如锆钛酸铅的压电效应制成的

其等效电路与石英晶体一样

因此具有与石英晶体滤波器相似的

谐振特性

陶瓷滤波器的Q值比石英晶体小得多

但比谐振回路要高

其选择性和通频带介于两者之间

由于陶瓷材料在自然界中比较丰富

所以陶瓷滤波器相对来说价格便宜

应用十分广泛

特别是在AM或FM接收机中的应用

下面

我们介绍另外一种常用滤波器

即声表面波滤波器

声表面波滤波器是一种

由电能转换为声波的换能器件

其结构原理是这样的

它是以具有压电效应材料为基片

通过真空蒸镀法

在其表面上制成两组

对指状的金属膜电极对

其中

与信号源连接的称为发送叉指换能器

与负载连接的称为接收叉指换能器

当来自信号源的交流信号

加至发送换能器时

叉指间产生相应的交变电场

由于压电效应

基片将发生弹性形变

产生与输入信号同频率的声波

这种波是沿着晶体表面传播的

故称为表面波

声表面波将向左右两个方向传播

其中 向左传播的声波被预先涂敷的

吸声材料吸收

向右传播的声波到接收换能器

通过基片的压电效应

在换能器两端产生电信号

并传送给负载

声表面波滤波器的中心频率

通频带等性能除了

与基片材料有关以外

主要取决于叉指电极的

几何形状和尺寸大小

只要合理的设计指长 指宽 指距的分布

便可得到不同选频特性的

声表面波滤波器

根据其结构

人们又形象地确定出它的电路符号

实用的声表面波滤波器的

矩形系数可小至1.2

几乎接近于矩形

但有一定的插入损耗

本讲所涉及到的三种滤波器

之所以称为固体滤波器

是因为它们的谐振频率无需调整