高频第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换.ppt
《高频第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高频第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换.ppt(42页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、2.2.3 石英晶体谐振器2.2.4 集中滤波器2.2.5 高频衰减器与匹配器,第二章 高频电路基础,调刺啪辛端转萄襟攘贮款须瘸冗诊隅呵甸刹缸呐佳扁娩牵纱镶捉唇铱睡览高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,2.2.3 石英晶体谐振器(石英振子),1。石英晶体的物理特性:石英是矿物质硅石的一种(也可人工制造),化学成分是SiO2,其形状为结晶的六角锥体。图(a)表示自然结晶体,图(b)表示晶体的横截面。为了便于研究,人们根据石英晶体的物理特性,在石英晶体内画出三种几何对称轴,,连接两个角锥顶点的一根轴ZZ,称为光轴,在图(b)中沿对角线的三条XX轴,
2、称为电轴,与电轴相垂直的三条YY轴,称为机械轴。,歉医咀谷蹬慢募亡迢馋高衷李士剪用坐侦驯舰洗撑耿许弃乳诚钓航釉增撤高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,石英晶体具有正、反两种压电效应。当石英晶体沿某一电轴受到交变电场作用时,就能沿机械轴产生机械振动,反过来,当机械轴受力时,就能在电轴方向产生电场。且换能性能具有谐振特性,在谐振频率,换能效率最高。,石英晶体和其他弹性体一样,具有惯性和弹性,因而存在着固有振动频率,当晶体片的固有频率与外加电源频率相等时,晶体片就产生谐振。,沿着不同的轴切下,有不同的切型,X切型、Y切型、AT切型、BT、CT等等。,
3、茅紫靳灿痞础亲计嘴蚊滑幌窑乓浑丑答园敖纶缨福粳坚拔浓靛置邢式烙洪高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,2.等效电路、符号及阻抗特性,石英片相当一个串联谐振电路,可用集中参数Lq、Cq、rq来模拟,Lq为晶体的质量(惯性),Cq 为等效弹性模数,rg 为机械振动中的摩擦损耗。,右图表示石英谐振器的基频等效电路。电容C0称为石英谐振器的静电容。其容量主要决定于石英片尺寸和电极面积。一般C0在几PF 几十PF。式中 石英介电常数,s 极板面积,d 石英片厚度.接入系数为,C,0,r,q,C,q,L,q,J,T,b,a,r,q,L,q,C,q,C,o,a
4、,b,址渔水库警玫怨靛甜澎耿团右狙砂噶惺箔棺膀绸烃哄掠绝侵笆涅男询向背高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,石英晶体的特点是:等效电感Lq特别大、等效电容Cq特别小,因此,石英晶体的Q值 很大,一般为几万到几百万。这是普通LC电路无法比拟的。由于,这意味着等效电路中的接入系数很小,因此外电路对它影响很小。晶体的内部参数受外界因素(温度、振动)的影响很小,谐振频率很稳定。,窄劳羹铆堰膛煎蛋差典擒矫垣儒婉扯行铂烬侥撂土铜砷踞雏涂染悉譬胯奎高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,石英晶体有两个谐振角频率。一
5、个是左边支路的串联谐振角频率q,即石英片本身的自然角频率。另一个为石英谐振器的并联谐振角频率0。串联谐振频率 并联谐振频率,显然,接入系数p很小,一般为10-3数量级,所以0与q很接近。,阻抗特性(石英谐振器的等效电抗),俏庆刷穴瞄猾誉申灭睛维梦渔郊栏总查胃骑陈摇名毙领筷扔览柑转扎艘识高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,上式忽略 rq 后可简化为(1)当=q时z0=0 Lq、Cq串谐谐振,当=p,z0=回路并谐谐振。(2)当 为容性。(3)当 时,z0=jx0 为感性。其电抗曲线如上图所示。,乌爆古馆巍搁捎聊家榆商烘平核援士礁啡戮洽汽掀瞪阉视砂
6、散墙窘器撮挖高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,石英晶体滤波器工作时,石英晶体两个谐振频率之间感性区的宽度决定了滤波器的通带宽度。,必须指出,在q与p的角频率之间,谐振器所呈现的等效电感(数值非常大),并不等于石英晶体片本身的等效电感Lq。,等效电感为,为了展宽通带宽度,通常的办法是用电感与石英谐振器相串联或并联。,襟滥舰轧阵翅蓑拳渺夏难丝梭朝无雨贡彻笆崔容哥蒸任巳辆桌错藩掏砧辜高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,把滤波器做成一个整体器件,构成集中滤波器1.陶瓷滤波器 利用某些陶瓷材料的压电效应
7、构成的滤波器,称为陶瓷滤波器。它常用锆钛酸铅Pb(ZrTi)O3压电陶瓷材料(简称PZT)制成。,这种陶瓷片的两面用银作为电极,经过直流高压极化之后具有和石英晶体相类似的压电效应。优点:容易焙烧,可制成各种形状;适于小型化;且耐热耐湿性好。它的等效品质因数QL为几百,比石英晶体低但比LC滤波器高.,2.2.4 集中滤波器(LC式、晶体、陶瓷、声表滤波器),籽磊凝贸胳卑爱璃批讹嘘嵌释止嫁虾桐套朴能远炙其滁酚惩喊牟詹栅暗诱高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,符号及等效电路,图中C0 等效为压电陶瓷谐振子的固定电容;Lq 为机械振动的等效质量;Cq
8、为机械振动的等效弹性模数;Rq为机械振动的等效阻尼;其等效电路与晶体相同。,并联谐振频率 式中,C 为C0和C8串联后的电容。,其串联谐振频率,拌流榴宁裂宰旬竖傀茶墙罢埔赡峭肉狡岭化趴暴卞锅眷宁桑惮奏腕仅腑利高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,陶瓷滤波器电路 四端网络陶瓷滤波器(由双电极或三电极陶瓷滤波器构成):如将陶瓷滤波器连成如图所示的形式,即为四端(二端口网络)陶瓷滤波器。图(a)为由二个谐振子组成的滤波器,图(b)为由五个谐振子组成四端滤波器。谐振子数目愈多,滤波器的性能愈好。图(C)为四端陶瓷滤波器(三电极陶瓷滤波器),缀卵下矗汰务践
9、筷贺吕钢畜补馋蛙恬厉无莲肆蝗瑞歉母眺噶荐橙米烈淮户高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,图(a)选中心频率为串臂的串联谐振和并臂的并联谐振频率,串臂的并联谐振和并臂的串联谐振分别为上下截止频率.,深谐两址胃簧悲绪鹤勋愉沈沼捷渊悉足沃烁案托散赔阂供秃辆征幅忽挚洁高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,声表面波滤波器SAWF(Surface Acoustic Wave Filter)是一种以铌酸锂、石英或锆钛酸铅等压电材料为衬底(基体)的一种电声换能元件。结构与原理:声表面波滤器是在经过研磨抛光的极薄的压
10、电材料基片上,用蒸发、光刻、腐蚀等工艺制成两组叉指状电极,其中与信号源连接的一组称为发送叉指换能器,与负载连接的一组称为接收叉指换能器。当把输入电信号加到发送换能器上时,叉指间便会产生交变电场。,2.声表面波滤波器(SAWF),丽僚跺警荧彪助豁雾疙撩菩蚜娥时博丛类鞋昌痞虏医掠卉翁巴搔菌祁菩娩高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,声表面波滤器的滤波特性,如中心频率、频带宽度、频响特性等一般由叉指换能器的几何形状和尺寸决定。这些几何尺寸包括叉指对数、指条宽度a、指条间隔b、指条有效长度B和周期长度M等。上图是声表面波滤波器的基本结构图。严格地说,传输
11、的声波有表面波和体波,但主要是声面波。在压电衬底的另一端可用第二个叉指形换能器将声波转换成电信号。,换能器的指宽a,指与指之间间距b决定声波波长.相邻两极的电场相位差为180,当不同极指相邻指极的间距为声波长的一半时,声波经传输延时的相位差刚好是180度,便形成同向叠加。偏离此波长的其他频率,便会相互抵消,因此可以实现滤波作用。,产是炮败偷好悦梢盂皮蕾齿悦捡聘捆奇调丧班犬屉负二迹争账妓尧冒化蚕高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,声表面波滤波器的符号如图(a)所示,图(b)为它的等效电路.其左边为发送换能器,is和Gs表示信号源。G中消耗的功率相
12、当于转换为声能的功率。右边为接收换能器,GL为负载电导,GL中消耗的功率相当于再转换为电能的功率。,声表面滤波器的符号与等效电路,符号及等效电路,喜斜搞羽若拦蛹垒缚庞嘉传泪糙起刻扯驻慢乌旦鸡宝浦邱蛀纫肪册斡驶婚高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,工作频率高,中心频率在10MHz1GHz之间,且频带宽,相对带宽为0.5%25%。尺寸小,重量轻。动态范围大,可达100dB。由于利用晶体表面的弹性波传送,不涉及电子的迁移过程所以抗辐射能力强。温度稳定性好。选择性好,矩形系数可达1.2。在电视机的中频通道电路中作为中频通道滤波器使用,实现集中滤波功能,
13、免调试。,声表滤波器的主要特点:,3.薄膜体声(FBAR薄膜体声波谐振器)滤波器,这是一种体积更小、损耗更低、Q值更高、使用频率更高(高达20G)新型滤波器。且结构与半导体技术工艺兼容,便于射频集成电路(RFIC)的集成。在3G技术广泛应用。,您忿慌范气赖鼎猜次般尤颜贬珠苟竹性譬喻捍叔棱袋盯扰腊鹤萤篡融燎捉高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,利用高频衰减器可以调整信号传输通道上的信号电平。高频衰减器分为固定衰减器和高频可变(调)衰减器两种。除了微波衰减器可以用其他形式构成外,高频衰减器通常都用电阻网络、开关电路或PIN二极管实现。,分固定衰减器
14、和可变衰减器。器件的终端阻抗和线路的匹配阻抗通常是50欧和75欧。,类似于滤波电路,固定衰减器有L型、T型和型。,表2-1 列出了50和75两种。,2.2.5 高频衰减器,将固定电阻换成可变电阻或开关电路或使用PIN二极管,就构成可变(或电调)衰减器。,佣股挑朔络臀夯驾讹邑奄拼楞逼熊歹帅癣索驰记破肯撂柒团喉到摔啊鸦理高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,惯滓侈珊舌松钒肤彰匪卓速卫缨趴绳鞋脊月买书铀舆蟹介箭膏掉啄翔握途高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,2.3 阻抗变换和阻抗匹配 如果相连接的两部分
15、高频电路阻抗匹配,则可以直接相连。但如果阻抗不匹配,就需要用高频匹配器或阻抗变换器来连接。,在高频电子线路中,经常要在信号源与电路、输出与负载、级间进行阻抗变换和阻抗匹配。其目的是使负载得到最大功率,滤波器得到最佳性能,接收机的灵敏度得到改善,发射机的效率得到提高。,有LC网络阻抗变换、带抽头的并联谐振电路阻抗变换、变 压器阻抗变换、电阻网络阻抗变换。,路禄糠耿曝颗耻椒喉理窖冗酗挎转黄尔平过谍义甜赵颜娶莎砸靳申略倚彼高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,2.3.1 振荡回路的阻抗变换 利用带抽头的并联振荡回路,实现阻抗变换。另外,耦合振荡回路中改
16、变互感M,改变其反映阻抗。,2.3.2 LC网络阻抗变换,以串-并联阻抗变换为基础,有L型、型、T型和型阻抗匹配网络。,缉扦伸斑侯主沸豫凋猩铀策拆施侯十牟浅岁漾一懂颇卵诀腆石掘兵株跌郎高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换,下图所示的匹配网络具有电路简单、容易实现的优点,不足之处是电路的品质因数Q值很低(通常Q10),因此电路的滤波特性很差,所以在实际的发射机中,常常选用T型或型网络作匹配之用。,2.L型网络阻抗变换,箭脯玻坠松仲戌突邦蝶颅幂融侍咆绰斯霹戒米甭挛奇刁辈扭晶庄米奶疽惟高频-第2章高频电路基础3滤波器与阻抗变换高频-第2章高频电路基础3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高频 电路 基础 滤波器 阻抗 变换

链接地址:https://www.desk33.com/p-653874.html