晶体滤波器
用晶体谐振器组成的滤波器 。与 LC 谐振回路构成的滤波器相比,晶体滤波器在频率选择性、频率稳定性、过渡带陡度和插入损耗等方面都优越得多,已广泛用于通信、导航、测量等电子设备。1921 年 W. G.凯地将晶体谐振器用于各种调谐电路 ,形成了晶体滤波器的雏形 。1927年L.艾斯本希德把晶体谐振器用于真正的滤波电路 。1931年 W.P.梅森又把它用于格型滤波器。60年代中期,集成式晶体滤波器研制成功,晶体滤波器在小型化方面有了很大发展。
石英晶体滤波器是采用石英晶体谐振器为基本元件的电气滤波器,由于它有很高的品质因数(数万以上),因此在军、民用电子设备中应用极其广泛,特别是在中频范畴内具有不可替代的地位。
石英晶体滤波器可分为低通、高通、带通和带阻晶体滤波器。其中又以带通及带阻晶体滤波器最为常用。各种晶体滤波器都可由梯型或差接桥型电路组成,而差接桥型电路具有所需元件较少、对元件参数要求较低、设计灵活,因此在大多数工程设计中,通常采用这种电路。
石英晶体滤波器具有以下特点:
阻带衰减高:石英晶体滤波器具有陡峭的阻带衰减特性,一般阻带衰减都在60dB以上,有的甚至达到90dB以上。
矩形系数好:石英晶体滤波器的矩形系数一般在2到5左右,频率较低的可达到1.8左右,具有良好频率择性。
频率温度稳定性好:由于石英晶体在宽温度范围内具有的特性,使得晶体滤波器的幅频特性在宽温度范围内具有非常高的稳定性。
体积小:石英晶体滤波器所需的元件较少,而且许多元件都可实现表贴化,因此,这种晶体滤波器的体积相对较小。
插损小:一般均小于5dB。
应用指南
石英晶体滤波器根据其结构不同分为集成式单片滤波器和分离式滤波器。
集成式滤波器结构简单、体积小、价格低,但其带宽和频率受到限制,分离式滤波器则可以弥补集成式滤波器的不足,使可实现的频率和带宽得以拓展。
数字通讯技术的发展,对晶体滤波器的群延时特性及互调失真指标提出要求,而分离式滤波器能够较容易解决。
1、 阻抗匹配:性能优良的滤波器在与其端接的电路阻抗不匹配时,滤波特性会变差,引起通带波动增大,插损增加。当外电路阻抗低于滤波器特性阻抗时,中心频率将下移,反之上移。
2、 合理的测量电平;如同晶体对激励电平的要求一样,滤波器中其核心元件仍是晶体,因此激励电平在没有规定时,一般选0dB作为输入电平。
3、 良好的屏蔽:对滤波器的输入端和输出端进行良好屏蔽,以使信号源的能量不能直接耦合到负载端。对甚高频以上滤波器,则应使滤波器与仪器间的连接尽量符合同轴线原理。滤波器在线路上时应尽可能采用大面积接地,并将输入、输出端隔离,保证滤波器的阻带衰耗。