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石英晶體濾波器用于高性能無線電收發(fā)器

來源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2019年05月23
         億金電子是一家專業(yè)生產(chǎn)銷售石英晶體,貼片晶振,聲表面濾波器,陶瓷濾波器,帶通濾波器的工廠,發(fā)展至今已有十幾年,憑借先進的儀器設(shè)備,完善的服務(wù)獲得廣大用戶認(rèn)可.下面億金電子給大家介紹石英晶體濾波器的設(shè)計參數(shù).
         石英晶體濾波器通常用作無線電接收機中的高性能帶通濾波器,其中它們的性能對于通信接收機等是必需的.石英晶體可用于形成非常高性能的晶體帶通濾波器的基礎(chǔ).這些石英晶體濾波器用于高性能無線電接收器和發(fā)射器等應(yīng)用.石英晶體濾波器能夠為大多數(shù)其他類型的濾波器提供卓越的性能,因此它們可用于各種領(lǐng)域.
         石英晶體濾波器可以設(shè)計為具有從千赫茲區(qū)域到多兆赫茲的頻率范圍的通帶-采用最新技術(shù),可以升至100MHz甚至更高.然而,為了獲得最佳性能和最低成本,濾波器的通帶通常保持低于約30MHz.
         石英晶體濾波器參數(shù)
         濾波器有兩個主要的感應(yīng)區(qū)域,它接收信號并允許它們通過的通帶,以及它拒絕它們的阻帶.在理想的世界中,過濾器會產(chǎn)生如下所示的響應(yīng).在這里可以看出,在通帶和阻帶之間存在立即過渡.同樣在通帶中,濾波器不會引入任何損耗,并且在阻帶中不允許信號通過.
帶通濾波器的理想響應(yīng)
         實際上,不可能實現(xiàn)具有這些特性的濾波器和更典型的響應(yīng),如圖所示.從圖中可以明顯看出存在許多差異.首先是通帶有一些損失.其次,反應(yīng)不會無限快地消失.第三,阻帶衰減不是無限的,即使它非常大.最后會注意到有一些帶內(nèi)波紋.
典型石英晶體帶通濾波器的響應(yīng)
         在大多數(shù)聲表面濾波器,帶通濾波器中,通帶中的衰減通常相對較小.對于典型的晶體濾波器,2-3dB的數(shù)字是相當(dāng)?shù)湫偷?然而,發(fā)現(xiàn)像用于莫爾斯接收的非常窄的帶濾波器可能高于此.幸運的是,僅通過在中頻階段增加一點額外放大就可以很容易地抵消這種損失,并且該因子不作為接收器規(guī)范的一部分引用.
         可以看出,濾波器響應(yīng)不會無限快地消失,并且必須定義通帶所在的點.對于接收器,通帶被認(rèn)為是響應(yīng)下降了6dB的點之間的帶寬,即下降6dB或-6dB的點.還定義了阻帶.對于大多數(shù)接收器濾波器,這是在響應(yīng)下降60dB時開始的,盡管應(yīng)該檢查濾波器的規(guī)格,因為某些濾波器可能不太好.有時,濾波器可能會將阻帶定義為50dB衰減而不是60dB.
        形狀因子
        可以看出,一旦在通帶之外,濾波器盡可能快地實現(xiàn)其最終拒絕水平是非常重要的.換句話說,響應(yīng)應(yīng)該盡快下降.為了對此進行測量,使用稱為形狀因子的圖形.這只是通帶和阻帶的帶寬比.因此,對于阻帶,通帶為3kHz,-6dB,數(shù)字為6kHz,-60dB的濾波器的形狀因子為2:1.為了使該圖具有實際意義,還應(yīng)引用兩個衰減數(shù)字.因此,完整的形狀因子規(guī)格應(yīng)為2:1,6/60dB
        石英晶體濾波器設(shè)計參數(shù)
        當(dāng)設(shè)計石英晶體濾波器時,需要考慮輸入和輸出阻抗以及帶寬等因素,晶體Q和許多其他因素.一些主要因素顯然是帶寬,形狀事實和最終截止.雖然這是一個非常簡化,但這些因素取決于極數(shù)（相當(dāng)于晶體數(shù)）,它們的Q值以及它們各自的頻率.
        諸如可以實現(xiàn)的最大帶寬的其他因素由濾波器阻抗以及各個石英晶體元件中存在的寄生響應(yīng)來控制.石英晶體濾波器的重要響應(yīng)的位置可以通過沉積在晶振晶體上的板的尺寸來控制.通過使它們變小,響應(yīng)也變得不那么重要了.其缺點是整個石英晶體濾波器的阻抗上升.這意味著石英晶體濾波器在輸入和輸出端需要阻抗變壓器.如果可能的話,這顯然需要避免,但對于寬帶濾波器,它通常是唯一的選擇.
       石英晶體濾波器能夠提供大多數(shù)其他形式的帶通濾波器無法實現(xiàn)的性能水平.然而,它們的使用往往局限于專業(yè)和半專業(yè)應(yīng)用.選擇性至關(guān)重要的高性能無線電接收器和發(fā)射器是這些濾波器的關(guān)鍵用途.         知識普及：聲表面波SAW(SurfaceAcousticWave),在壓電基片材料表面產(chǎn)生和傳播、且振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波.SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個聲電換能器.叉指換能器(IDT).它采用半導(dǎo)體集成電路的平面工藝,在壓電基片表面蒸鍍一定厚度的鋁膜,把設(shè)計好的兩個IDT的掩膜圖案,利用光刻方法沉積在基片表面,分別作為輸入換能器和輸出換能器.其工作原理是輸入換能器將電信號變成聲信號,沿晶體表面?zhèn)鞑?輸出換能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出.
       SAW濾波器在抑制電子信息設(shè)備高次諧波、鏡像信息、發(fā)射漏泄信號以及各類寄生雜波干擾等方面起到良好的作用,可以實現(xiàn)任意所需精度的幅頻和相頻特性的濾波,這是其它濾波器難以完成的.近年來國外已將SAW濾波器片式化,重量只有0.2g;另外,由于采用了新的晶體材料和最新的精細(xì)加工技術(shù),使SAW器件上使用上限頻率提高到2.5GHz～3GHz.從而促使SAW濾波器在抗EMI領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用.
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