高頻電子線路第二章課件

2.2.3其他形式的濾波器2.2.3.1、石英晶體濾波器2.2.3一、石英晶體的物理特性1、石英晶體的結(jié)構(gòu)圖2.2.3.1（a）表示自然結(jié)晶體，圖（b）表示晶體的橫斷。為了便于研究，人們根據(jù)石英晶體的物理特性，在石英晶體內(nèi)畫(huà)出三種幾何對(duì)稱(chēng)軸，連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)的一根軸Z，稱(chēng)為光軸；在圖（b）中沿對(duì)角線的三條X軸，稱(chēng)為電軸；與電軸相垂直的三條Y軸，稱(chēng)為機(jī)械軸。圖2.2.3.1石英晶體的形狀及橫斷面圖2.2.3.12、石英晶體的切割石英晶體諧振器是由石英晶體切片而成。各種晶片按與各軸不同角度切割而成。圖2.2.3.2就是石英晶體幾種常用的切片方式，晶片經(jīng)制作金屬電極，按放于支架并封裝即成為晶體諧振器元件。圖2.2.3.2石英晶體的各種切割方式（a）X切割（b）Y切割（c）AT切割3、石英晶體的電特性（1）石英晶體特有的正、反兩種壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：當(dāng)沿晶體的電軸或機(jī)械軸施以張力或壓力時(shí)，就在垂直于電軸的兩面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓。負(fù)壓電效應(yīng)：當(dāng)在垂直于電軸的兩面上加交變電壓時(shí)，晶體將會(huì)沿電軸或機(jī)械軸產(chǎn)生彈性變形（伸張或壓縮），稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)。

2.2.3.1圖（a）是考慮基頻及各次泛音的等效電路。二、石英諧振器的等效電路及阻抗特性1、等效電路2.2.3.1圖2.2.3.3晶體諧振器的等效電路（a）包括泛音在內(nèi)的等效電路（b）諧振頻率附近的等效電路（c）電路符號(hào)彈性體的質(zhì)量，值很大，為（幾十m～幾十）H；彈性體的彈性模數(shù)，值較小，為（0.01～0.1）pF；由于各諧波頻率相隔較遠(yuǎn)，相互影響很小。對(duì)于某一具體應(yīng)用（如工作于基頻或工作于泛音），只須考慮此頻率附近的電路特性，因此可以用圖（b）等效。機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗，值很小，為（幾～幾十）晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容。其數(shù)值一般為（幾～幾十)pF，較大。與石英片厚度、介電常數(shù)、極板面積有關(guān)。2、諧振頻率串聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：式中兩頻率之間的間隔為2.2.3.1晶體的主要特點(diǎn)是它的等效電感特別大，而等效電容特別小。晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)為很大，為（幾萬(wàn)~幾百萬(wàn)）圖2.2.3.3（b）所示等效電路的阻抗一般表示式為上式在忽略后可簡(jiǎn)化為2.2.3.1晶體諧振器與一般振蕩回路比較，有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：③晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，具有很高的并聯(lián)諧振阻抗。①晶體的諧振頻率和非常穩(wěn)定。這是因?yàn)?、由晶體尺寸決定，由于晶體的物理特性、它們受外界因素（如溫度、震動(dòng)等）的影響小。②有非常高的品質(zhì)因數(shù)。而普通LC振蕩回路的值只能到幾百。2.2.3.12.2.3.2陶瓷濾波器2.2.3.2利用陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成.單片陶瓷濾波器又稱(chēng)為單端口陶瓷濾波器。圖2.2.3.5單片陶瓷濾波器的等效電路和符號(hào)(a)等效電路(b)單端口符號(hào)圖(c)雙端口符號(hào)圖顯然，具有與石英相同的諧振特性，其值高于LC回路，低于石英晶體。等效于壓電陶瓷諧振子的固定電容值；電感電容電阻分別相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)時(shí)的等效質(zhì)量、等效彈性模數(shù)和等效阻尼。2.2.3.3、表面聲波濾波器2.2.3.3表面聲波濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2.2.3.7所示。圖2.2.3.7表面聲波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖沿彈性體表面?zhèn)鬟f的聲波，有n節(jié)換能器，（n+1）個(gè)電極或個(gè)周期段。指間距b、指寬a決定聲波波長(zhǎng)。換能器頻率，周期段長(zhǎng)（波長(zhǎng)）：

傳播速度。當(dāng)外加信號(hào)頻率時(shí)，各節(jié)所發(fā)出的表面波同相迭加，振幅最大，總振幅（為每節(jié)所激發(fā)聲波強(qiáng)度振幅）。當(dāng)偏離，強(qiáng)度減?。ㄔ蚴歉髡穹蛔?，但相位變化）。2.2.3.3表面聲波濾波器的幅頻特性為具有的函數(shù)形式，，（）。式中目前表面聲波濾波器的中心頻率可在10MHz～1GHz之間，相對(duì)帶寬為，插入損耗最低僅幾個(gè)dB，矩形系