石英晶体滤波器:带通滤波器石英晶体滤波器通常用作无线电接收机中的高性能带通滤波器,其中它们的性能对于通信接收机等是必需的.石英晶振可用于形成非常高性能的晶体带通滤波器的基础.这些石英晶体滤波器用于高性能无线电接收器和发射器等应用.石英晶体滤波器能够为大多数其他类型的滤波器提供卓越的性能,因此它们可用于各种领域.

今天,石英晶体滤波器可以设计为具有从千赫兹区域到多兆赫兹的频率范围的通带-采用最新技术,可以升至100MHz甚至更高.然而,为了获得最佳性能和最低成本,滤波器的通带通常保持低于约30MHz.

石英晶体滤波器参数

滤波器有两个主要的感兴趣区域,它接收信号并允许它们通过的通带,以及它拒绝它们的阻带.在理想的世界中,过滤器会产生如下所示的响应.在这里可以看出,在通带和阻带之间存在立即过渡.同样在通带中,滤波器不会引入任何损耗,并且在阻带中不允许信号通过.

带通滤波器的理想响应

实际上,不可能实现具有这些特性的滤波器和更典型的响应,如图3所示.从图中可以明显看出存在许多差异.首先是通带有一些损失.其次,反应不会无限快地消失.第三,阻带衰减不是无限的,即使它非常大.最后会注意到有一些带内波纹.

典型石英晶体带通滤波器的响应

在大多数滤波器中,通带中的衰减通常相对较小.对于典型的晶体滤波器,2-3dB的数字是相当典型的.然而,发现像用于莫尔斯接收的非常窄的带通滤波器可能高于此.幸运的是,仅通过在中频阶段增加一点额外放大就可以很容易地抵消这种损失,并且该因子不作为接收器规范的一部分引用.

可以看出,滤波器响应不会无限快地消失,并且必须定义通带所在的点.对于接收器,通带被认为是响应下降了6dB的点之间的带宽,即下降6dB或-6dB的点.

还定义了阻带.对于大多数接收器滤波器,这是在响应下降60dB时开始的,尽管应该检查滤波器的规格,因为某些滤波器可能不太好.有时,滤波器可能会将阻带定义为50dB衰减而不是60dB.

形状因子

可以看出,一旦在通带之外,晶体滤波器尽可能快地实现其最终拒绝水平是非常重要的.换句话说,响应应该尽快下降.为了对此进行测量,使用称为形状因子的图形.这只是通带和阻带的带宽比.因此,对于阻带,通带为3kHz,-6dB,数字为6kHz,-60dB的滤波器的形状因子为2:1.为了使该图具有实际意义,还应引用两个衰减数字.因此,完整的形状因子规格应为2:1,6/60dB.

石英晶体滤波器设计参数

当设计石英晶体滤波器时,需要考虑输入和输出阻抗以及带宽等因素,晶体Q和许多其他因素.

一些主要因素显然是带宽,形状事实和最终截止.虽然这是一个非常简化,但这些因素取决于极数(相当于晶体数),它们的Q值以及它们各自的频率.

诸如可以实现的最大带宽的其他因素由滤波器阻抗以及各个石英晶体元件中存在的寄生响应来控制.石英晶体滤波器的重要响应的位置可以通过沉积在晶体上的板的尺寸来控制.通过使它们变小,响应也变得不那么重要了.其缺点是整个石英晶体滤波器的阻抗上升.这意味着石英晶体滤波器在输入和输出端需要阻抗变压器.如果可能的话,这显然需要避免,但对于宽带滤波器,它通常是唯一的选择.

石英晶体滤波器能够提供大多数其他形式的带通滤波器无法实现的性能水平.然而,它们的使用往往局限于专业和半专业应用.选择性至关重要的高性能无线电接收器和发射器是这些滤波器的关键用途.