滤波器的其它种类.ppt

1,第2章 其它滤波器 P28-36,一个重要概念：矩形系数,放大器应对通频带内的各种频率具有相同的放大能力，而对通频带外的干扰成分，应完全抑止，不予放大。否则，信号会出现失真。所以，理想的带宽放大器，其频率响应曲线应呈矩形。但通常地，我们所见到的频带放大器，频率响应非矩形。即使在通频带内，也非均匀放大；通带外，曲线非陡峭变化。,为了评定实际曲线的形状接近理想曲线的程度，通常引入矩形系数。,2,矩形系数的定义为：,式中，B0.7为放大器的带宽，表放大倍数下降到最大值的0.7处的带宽；B0.1表放大倍数下降到最大值的0.1处的带宽；,显然，矩形系数Kr0.1愈接近1，则实际矩形愈接近矩形，临近频道选择性愈好，滤除临近干扰信号的能力愈强。通常，谐振放大器的Kr0.1约在25之间。,3,改善矩形系数的方法：（1）采用双调谐回路（P21）（2）多级单调谐回路级联（P24）（3）参差调谐（不同回路调谐于不同频率P24）,4,补 充 知 识,为什么接收机中，需要中频放大电路？,一个接收机需能接收多个不同载频、不同距离的无线电信号，它必须做成多波段接收机，每个波段覆盖一个小的频率范围。所以，接收机需要覆盖的频谱范围很宽。在宽的频带内，放大器很难做到增益的平坦性。若将不同频道的信号变频到一个固定的频点（中频）上，好 控制增益；接收机在接收不同频率的信号时，可使用相同的 器件，降低成本。中频处理技术相当成熟，有利于电路的标准化，适应大规模生产。注：调幅收音机中频：465KHZ 调频收音机中频：10.7MHZ 电视机第一伴音中频：30.5MHZ 第二伴音中频：6.5MHZ 图像中频：38MHZ 中频的使用，可使不同波段内的微弱信号得到足够的增益，并提高对有用信号的选择性。,其它形式的高频滤波器,1.总结LC振荡回路（LC滤波器）,LC滤波器属于无源滤波器。优点：结构简单，成本低，可靠性较高；除能 滤波外，还可阻抗变换、无功补偿。缺点：Q值较低 不易集成 频率失真严重：谐振曲线不是理想矩形（矩形系数 1），放大能力有一定的不均匀性；当一定频带的 信号作用于回路时，不可避免地产生频率失真。,需引入性能更优良的其它形式滤波器：石英晶体滤波 陶瓷滤波器 声表面波滤波器,2.2.3 石英晶体滤波器,石英晶体滤波器是一种高稳定度，高Q值的高频滤波器，也可应用在晶体振荡器中。,成分：符号：,3.结构：理想外形是正六面体，晶体学中用三根互相垂直的轴表示。,Z轴：光轴：不产生折射现象，沿其施力时，不产生压电 效应X轴：电轴，力作用下，产生电荷的压电效应，称为“纵向压电效应”。Y轴：机械轴，力作用下，产生电荷的压电效应，称为“横向压电效应”。,二、石英晶体的电特性,1.压电效应,正压电效应：在一定方向上，若使电介质受到一定外力 作用，电介质会发生变形，此时内部会产生极化现象；同时，在电介质的两个相对表面上，出现正、负相反 的电荷。当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。反压电效应：在电介质的极化方向上施加电场，电介质 就在一定方向上产生形变；当外加电场撤去时，这些 变形也随之消失。,2.谐振特性及等效电路,基频频率可达20MHz，一般作成需要的固定频率。,石英晶体相等于一个串联谐振电路，可用集中参数Lq、Cq、rq来模拟。,3.品质因数与接入系数,品质因数,：几万几百万，很高，普通LC谐振电路无法比拟,接入系数,：很小,10-3级，使得晶体与外电路的耦合非常弱，谐振频率异常稳定。,4.谐振频率,串联谐振频率,并联谐振频率,几十Hz几KHz，常用于选频窄带放大器中。,半通带,由等效图知，必有两个谐振频率：左支路的串联谐振频率q和石英谐振器的并联谐振频率p：,外接负载电容CL后，p 减小，减小；,用作短路元件（串联谐振时）；,用作高Q电感元件，构成高 性能振荡器。,2.2.4 陶瓷滤波器,一、陶瓷材料介绍,3.优点：易制作，易小型化，耐潮湿、耐热，中Q值,1.组成：Pb(ZrTi)O3锆钛酸铅（PZT）,2.换能机理：压电效应,二、等效电路（与石英晶体相同）与符号,单片陶瓷滤波器的等效电路和符号,串联谐振频率：,并联谐振频率：,半通带：,第2章 陶瓷滤波器,注：陶瓷滤波器串、并联谐振频率的间隔较大，所以 半通带较石英晶体滤波器要宽，但选择性要差。,三、应用,1.作中频放大器的滤波器（465KHz）,通常：单片陶瓷滤波器接在放大器的发射极，取代旁路电容；通过负反馈，可增强带内信号的增益，加大带外干扰信号的衰减。,2.多级（四端）组合应用,例1：图中，（a）、（b）、（c)分别为由二个谐振子、五个谐振子、九个谐振子连接而成的四端陶瓷滤波器。,谐振子的数目愈多，滤波器的性能愈好。,16,例2：,需要：滤波器通过（4655）KHz的频带。要求：串臂（L1、C1、C01）的串联谐振频率fq1应和并臂（L2、C2、C02）的并联谐振频率fp2均等于465KHz；而串臂的并联谐振 频率fp1等于4655KHz，则并臂的串联谐振频率应为4655KHz。原理：对465KHz的载波，串臂产生谐振，阻抗最小，让信号通过；并臂 产生并联谐振，阻抗最大，信号不能旁路。对4655KHz信号，串臂 产生并联谐振，阻抗最大，信号不能通过；对4655KHz信号，并臂 产生串联谐振，阻抗最小，使信号旁路（无输出）。,2.2.4 声表面波滤波器,前言：,1.声波：机械振动波。2.表面声波：沿介质表面或体内传输的机械振动波。3.声表面波滤波器：既能借助表面声波进行能量交 换，又能进行信号选择的滤波器。4.换能机理：压电材料（石英晶体或铌酸锂等）的 压电效应,一、声表面波滤波器的结构,声表面波滤波器结构示意图,1.叉指换能器：两个（输入、输出），电能 声波。,2.衬底（压电材料）：能产生振动，激发出声表面波。,3.吸声材料防止左右边缘的声波反射。,二、均匀叉指滤波器的滤波特性（工作原理）,1.谐振频率f0叉指换能器有n+1个叉指（电极）叫做有n节（n为偶数），每两节为一个周期段，则有N=n/2个周期段，叉指宽度a和间隔b决定声波波长0：,若声波频率为，传播速度为，则有，,，此即滤波器的中心频率。,声表面滤波器结构示意图,2.滤波原理与幅频特性,当输入信号,时，合成振幅减小，因为各节电极,激发的声波的相位不同。,主峰的相对带宽：,若两个滤波器并联，幅频特性为：,当输入信号,时，,A0为每节激发的声波强度振幅值,幅频特性：,3.时域响应：信号的脉冲特性是矩形的，可用作 门函数。,4.应用,窄带滤波器，3dB相对带宽：,三、不均匀叉指滤波器,1.结构：中间的电极对重迭最多，密度大，电场最强，因而冲激响应最强。,2.时域响应：信号脉冲特性是sinx/x形式。,3.幅频特性：是sinx/x的傅立叶变换，是 理想的矩形,如右图.,延迟时间，由需要的带宽决定。,4.应用：理想带通滤波器，宽带。,幅度变迹换能器,声表面波滤波器的技术参数,试比较石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器 的异同点。,小结,本堂课小结,下次课内容：电阻噪声,1.三种高频滤波器材料的共性：,2.三种滤波器的应用,3.表面声波滤波器人类追梦成真！,压电效应,