《滤波器的其它种类》PPT课件.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