高頻電子電路1.3

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1、1.3集中選頻放大器高頻電路中，將放大和選頻分開，即先用集中選頻濾波器來完成信號(hào)的選擇，然后用集成寬帶電路進(jìn)行信號(hào)放大。1.3.1集中選頻濾波器1.LC式集中選頻濾波器實(shí)際上就是由多節(jié)調(diào)諧回路構(gòu)成的LC濾波器，在高性能電路中用得越來越少。2.石英晶體濾波器1）物理特性石英晶體具有正、反兩種壓電效應(yīng)。且換能性能具有諧振特性，在諧振頻率，換能效率最高。當(dāng)晶體片的固有頻率與外加電源頻率相等時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。2）石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)a石英片相當(dāng)一個(gè)串聯(lián)諧振電路，可用集中參數(shù)Lq、Cq、rq來模擬，Lq為晶體的Lq質(zhì)量（慣性），C為等效彈性模數(shù)，rqg為機(jī)械振動(dòng)中

2、的摩擦損耗。JTCqC0右圖表示石英諧振器的基頻等效電路。rq電容C稱為石英諧振器的靜電容。其0容量主要決定于石英片尺寸和電極面積。b?sC?0d一般C0在幾PF～幾十PF。式中?—石英CqLq介電常數(shù)，s—極板面積，d—石英片厚a度CCorqqP?C0b石英晶體的特點(diǎn)是：①等效電感L特別大、等效電容C特別小，因此，石英晶qq1Lq體的Q值Qq?很大，一般為幾萬到幾百萬。這是rCqq普通LC電路無法比擬的。②由于C0??Cq，這意味著等效電路中的接入系數(shù)很小,因此外電路影響很小。3）石英諧振器的等效電抗（阻抗特性）石英晶體有兩個(gè)諧振角頻率。一個(gè)是左邊支路的串聯(lián)諧振角頻

3、率?，即石英片本身的自然角頻率。另一個(gè)為石英諧振器的q并聯(lián)諧振角頻率?。p串聯(lián)諧振頻率1??qLCqq并聯(lián)諧振頻率11???pCCLC0qqLqC?C0q顯然???由于C??C,因此?與?很接近pqq0pqCq???1???1?PpqqC0-3接入系數(shù)p很小，一般為10數(shù)量級(jí)，所以?與?很接近。pqxo1?1??j?rq?j(?Lq?)?z1?z2?0C0???Cq???q?z??p0Oz?z1112r?j(?L?)?j感qq?C?C性容性q0容性2211??/?q上式忽略rq后可簡(jiǎn)化為z0?jx0??j22?C01??p/?當(dāng)?=?時(shí)z=0L、C串諧諧振，當(dāng)?=?，

4、z=?，回q0qqp0路并諧諧振。當(dāng)???,???時(shí),jx為容性。pq0當(dāng)?????時(shí),jx為感性。其電抗曲線如上圖所示。pq0必須指出，在?與?的角頻率之間，諧振器所呈現(xiàn)qp的等效電感2211??/?qL??e222?C1??/?0p并不等于石英晶體片本身的等效電感L。q石英晶體濾波器工作時(shí)，石英晶體兩個(gè)諧振頻率之間感性區(qū)的寬度決定了濾波器的通帶寬度。3.陶瓷濾波器利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，稱為陶瓷濾波器。它常用鋯鈦酸鉛[Pb(zrTi)O]壓電陶瓷材料（簡(jiǎn)稱3PZT）制成。這種陶瓷片的兩面用銀作為電極，經(jīng)過直流高壓極化之后具有和石英晶體相類似的壓電效

5、應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：容易焙燒，可制成各種形狀；適于小型化；且耐熱耐濕性好。它的等效品質(zhì)因數(shù)Q為幾百，比石英晶體低但比LC濾波L高。符號(hào)及等效電路圖中C等效為壓電陶瓷諧振子的固定0電容；L?為機(jī)械振動(dòng)的等效質(zhì)量；C?L?qqq為機(jī)械振動(dòng)的等效彈性模數(shù)；R?為機(jī)q2LC?Co械振動(dòng)的等效阻尼；其等效電路與晶q體相同。R?q1其串聯(lián)諧振頻率?q?L?C?qq11???并聯(lián)諧振頻率pC?CL?C?q0qL?qC??Cq0式中，C?為C0和C8?串聯(lián)后的電容。四端陶瓷濾波器：如將陶瓷濾波器連成如圖所示的形式，即為四端陶瓷濾波器。圖(a)為由二個(gè)諧振子組成的濾波器，圖(b)為由五個(gè)諧振子組

6、成四端濾波器。諧振子數(shù)目愈多，濾波器的性能愈好。2L12L2(a)(b)4.聲表面波濾波器聲表面波濾波器SAWF（SurfaceAcousticWaveFilter）是一種以鈮酸鋰、石英或鋯鈦酸鉛等壓電材料為襯底（基體）的一種電聲換能元件。1.結(jié)構(gòu)與原理：聲表面波濾器是在經(jīng)過研磨拋光的極薄的壓電材料基片上，用蒸發(fā)、光刻、腐蝕等工藝制成兩組叉指狀電極，其中與信號(hào)源連接的一組稱為發(fā)送叉指換能器，與負(fù)載連接的一組稱為接收叉指換能器。當(dāng)把輸入電信號(hào)加到發(fā)送換能器上時(shí)，叉指間便會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。發(fā)送叉指發(fā)收叉指壓電基片換能器換能器吸聲材料RsRL~Us聲表面波濾器的濾波特性，如中

7、心頻率、頻帶寬度、頻響特性等一般由叉指換能器的幾何形狀和尺寸決定。這些幾何尺寸包括叉指對(duì)數(shù)、指條寬度a、指條間隔b、指條有效長(zhǎng)度B和周期長(zhǎng)度M等。上圖是聲表面波濾波器的基本結(jié)構(gòu)圖。嚴(yán)格地說，傳輸?shù)穆暡ㄓ斜砻娌ê腕w波，但主要是聲面波。在壓電襯底的另一端可用第二個(gè)叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。符號(hào)及等效電路聲表面波濾波器的符號(hào)如圖(a)所示，圖(b)為它的等效電路.其左邊為發(fā)送換能器，i和G表示信號(hào)源。G中消耗的功率ss相當(dāng)于轉(zhuǎn)換為聲能的功率。右邊為接收換能器，G為負(fù)載電導(dǎo)L，G中消耗的功率相當(dāng)于再轉(zhuǎn)換為電能的功率。L出IsCCGLG入sGG(a)(b