[科普中國(guó)]-石英晶體濾波器

石英晶體濾波器就是指用石英材料做成的石英晶體濾波器，起濾波的作用，具有穩(wěn)定，抗干擾性能良好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。

定義以石英晶體諧振器作為主要元件而構(gòu)成的濾波器就叫做晶體濾波器。1

分類分為有源濾波器與無(wú)源濾波器1

晶體濾波器屬于無(wú)源濾波器1

按濾波器對(duì)信號(hào)頻率的作用來(lái)分，可以分為以下四種1

低通 低于某一規(guī)定的頻率(截止頻率)的信號(hào)均可通過，高于該頻率的信號(hào)均被衰減1

高通 高于某一規(guī)定的頻率(截止頻率)的信號(hào)均可通過，低于該頻率的信號(hào)均被衰減1

帶通 位于兩個(gè)規(guī)定頻率（上、下截止頻率）之間的信號(hào)均可通過，高于上截止頻率和低于下截止頻率的信號(hào)均被衰減1

帶阻 位于兩個(gè)規(guī)定頻率（上、下截止頻率）之間的信號(hào)均被衰減，高于上截止頻率和低于下截止頻率的信號(hào)均可通過1

晶體濾波器的基本工作原理濾波器就是連接在信號(hào)源和負(fù)載之間的一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)，其輸入端和信號(hào)源相接，其輸出端和負(fù)載相接。

理想的濾波器，對(duì)于處于通帶內(nèi)的信號(hào)，就如同信號(hào)源和負(fù)載直接連接一樣，沒有任何損耗；對(duì)于處于通帶以外阻帶內(nèi)的信號(hào)，就如同信號(hào)源和負(fù)載斷開一樣，一點(diǎn)信號(hào)也沒有。2

實(shí)際上，這樣的理想性能是不可能達(dá)到的，在通帶里信號(hào)總會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)損耗產(chǎn)生，盡管它很小；在阻帶里也總會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)信號(hào)從信號(hào)源傳到負(fù)載上，只不過信號(hào)被大大的衰減了，因此把阻帶叫做衰減帶更科學(xué)一點(diǎn)。

衰減的定義： 濾波器（四端網(wǎng)絡(luò)）接入之前信號(hào)源傳到負(fù)載上的功率與四端網(wǎng)絡(luò)接入之后信號(hào)源傳到負(fù)載上的功率之比的自然對(duì)數(shù)之半，衰減的單位：奈培（N）2

特點(diǎn)由于晶體濾波器的主要元件是晶體，而晶體的品質(zhì)因數(shù)特別高，因此晶體濾波器主要具有以下特點(diǎn)：2

帶寬窄 晶體濾波器帶寬可以做到相對(duì)帶寬的千分之幾2

插入損耗小 普通的晶體濾波器均可達(dá)到3~6db

矩形系數(shù)小 過渡帶可以做的非常陡峭，矩形系數(shù)可達(dá)2甚至更小到1點(diǎn)幾2

溫度特性好 和晶體的溫度特性基本相同2

用途凡是需要將有用的頻率信號(hào)和無(wú)用的頻率信號(hào)分開并將無(wú)用信號(hào)抑制下去的地方都可以使用濾波器。例如：2

通信、導(dǎo)航等做中頻濾波2

儀器、儀表、控制中作信號(hào)提純2

晶體濾波器的初步設(shè)計(jì)濾波器的設(shè)計(jì)從最開始的定K式濾波器、m導(dǎo)出濾波器到象參數(shù)法設(shè)計(jì)的濾波器，都是按照設(shè)計(jì)出的線路的性能去接近對(duì)濾波器的要求，一般把這種設(shè)計(jì)方法叫做分析法設(shè)計(jì)。3

隨著計(jì)算機(jī)性能的發(fā)展和提高，可以按照濾波器的要求來(lái)計(jì)算出濾波線路及其元件數(shù)值，這也叫做綜合法設(shè)計(jì)。而且已經(jīng)有人把各種濾波器的性能要求和滿足這種要求的濾波線路及其元件數(shù)值制作成表格供設(shè)計(jì)者查找，設(shè)計(jì)者只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算即可完成設(shè)計(jì)。3

對(duì)于晶體濾波器來(lái)說，從2極點(diǎn)到12極點(diǎn)的電路及其元件數(shù)值都已經(jīng)給出。3

晶體濾波器的加工制作差接橋型濾波器在實(shí)際晶體濾波器的制作中，都用加一個(gè)差接變量器的差接橋型濾波器來(lái)等效格型濾波器。這樣可以使晶體和其它元件的數(shù)目減少一半，但需要注意的是串并臂的阻抗要加大一倍。在實(shí)際應(yīng)用中除了匹配阻抗不同（相差1倍）以外，沒有什么區(qū)別，還為輸入輸出提供了公共接地線，更便于不平衡電路的使用。3

晶體加工晶體加工工藝和普通的晶體一樣，需要特別注意的有以下兩點(diǎn)：等效參數(shù)的一致性要好一些寄生響應(yīng)要盡量的做小一點(diǎn)，因此更需要采用能陷公式來(lái)確定鍍膜返回量或者確定電極尺寸。3

變量器加工設(shè)計(jì)原則變量器的帶寬要遠(yuǎn)大于濾波器的帶寬，變量器的并聯(lián)諧振阻抗遠(yuǎn)大于濾波器的特性阻抗，變量器的電感量盡可能的大，但要保證還能加上一定的外接調(diào)諧電容。 3

如果端接阻抗和濾波器的特性阻抗不一樣，可通過改變變量器的初、次級(jí)所繞的圈數(shù)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。

磁芯的選擇：根據(jù)濾波器的頻率和所要求的體積選擇

繞制的要求：差接線圈最好用雙線并繞的方法繞制 3

固定的方式：要求要牢固可靠并且要屏蔽好

印刷電路板設(shè)計(jì)：節(jié)與節(jié)之間最好能分隔開，印刷電路板用的敷銅板的絕緣性能要好

裝配和調(diào)試：裝配位置正確，焊接牢靠。3

主要技術(shù)指標(biāo)中心頻率 （標(biāo)稱頻率）3

通帶寬度 3db 6db 3

通帶波動(dòng)

插入損耗

阻帶衰減 3

阻帶范圍

寄生響應(yīng)

群延遲3

注意事項(xiàng)信號(hào)通過濾波器后相位對(duì)于頻率的變化率，孔徑太大可能漏掉某些點(diǎn)而使測(cè)量數(shù)據(jù)顯得小一些。 端接阻抗 既可以是純電阻，也可以并上電容，這樣在調(diào)試時(shí)就把這個(gè)電容包括在內(nèi)了，以免使用者和制造者因端接阻抗的不同而造成測(cè)試結(jié)果的差異。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學(xué)