石英晶體濾波器用于高性能無線電收發(fā)器
來源：http://m.sdyoujian.cn 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(jìn)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(jì)參數(shù).
石英晶體濾波器通常用作無線電接收機(jī)中的高性能帶通濾波器,其中它們的性能對于通信接收機(jī)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?yàn)榇蠖鄶?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(jì)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(gè)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.
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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(diǎn).對于接收器,通帶被認(rèn)為是響應(yīng)下降了6dB的點(diǎn)之間的帶寬,即下降6dB或-6dB的點(diǎn).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(shí)開始的,盡管應(yīng)該檢查濾波器的規(guī)格,因?yàn)槟承V波器可能不太好.有時(shí),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(shí)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(jìn)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(shí)際意義,還應(yīng)引用兩個(gè)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(jì)參數(shù)
當(dāng)設(shè)計(jì)石英晶體濾波器時(shí),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(shí)和最終截止.雖然這是一個(gè)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(shí)現(xiàn)的最大帶寬的其他因素由濾波器阻抗以及各個(gè)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(diǎn)是整個(gè)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(shí)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(gè)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(jì)好的兩個(gè)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(shí)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.
石英晶體濾波器通常用作無線電接收機(jī)中的高性能帶通濾波器,其中它們的性能對于通信接收機(jī)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?yàn)榇蠖鄶?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(jì)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(gè)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(shí)際上,不可能實(shí)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(yùn)的是,僅通過在中頻階段增加一點(diǎn)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(diǎn).對于接收器,通帶被認(rèn)為是響應(yīng)下降了6dB的點(diǎn)之間的帶寬,即下降6dB或-6dB的點(diǎn).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(shí)開始的,盡管應(yīng)該檢查濾波器的規(guī)格,因?yàn)槟承V波器可能不太好.有時(shí),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(shí)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(jìn)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(shí)際意義,還應(yīng)引用兩個(gè)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(jì)參數(shù)
當(dāng)設(shè)計(jì)石英晶體濾波器時(shí),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(shí)和最終截止.雖然這是一個(gè)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(shí)現(xiàn)的最大帶寬的其他因素由濾波器阻抗以及各個(gè)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(diǎn)是整個(gè)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(shí)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.
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(shí)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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