Кристаллический фильтр

Кварцевый фильтр позволяет некоторым частотам «проходить» через электрическую цепь, ослабляя при этом нежелательные частоты. Электронный фильтр может использовать кварца кристаллы в качестве компонентов резонатора схемы фильтра. Кристаллы кварца пьезоэлектричны , поэтому их механические характеристики могут влиять на электронные схемы ( см. механический фильтр ). В частности, кристаллы кварца могут проявлять механические резонансы с очень высокой $($ добротностью от 10 000 до 100 000 и выше – намного выше, чем у обычных резонаторов, построенных из катушек индуктивности и конденсаторов). Стабильность кристалла и его высокая добротность позволяют кварцевым фильтрам иметь точные центральные частоты и крутые характеристики полосы пропускания . Типичное затухание кварцевого фильтра в полосе пропускания составляет примерно 2–3 дБ . Кварцевые фильтры обычно используются в устройствах связи , таких как радиоприемники.

Кварцевые фильтры используются в промежуточной частоты (ПЧ каскадах высококачественных радиоприемников ) . Они являются предпочтительными, поскольку они очень стабильны механически и, следовательно, имеют незначительное изменение резонансной частоты при изменении рабочей температуры. Для обеспечения максимальной стабильности кристаллы помещают в печи с контролируемой температурой, благодаря чему рабочая температура не зависит от температуры окружающей среды.

В более дешевых комплектах могут использоваться керамические фильтры, построенные на основе керамических резонаторов (которые также используют пьезоэлектрический эффект) или настроенные LC-схемы . Фильтры «кристальной лестницы» очень высокого качества могут быть построены из последовательных массивов кристаллов. ^[1]

Кварцевые фильтры чаще всего используются на частотах 9 МГц или 10,7 МГц для обеспечения избирательности в приемниках связи или на более высоких частотах в качестве ограничивающего фильтра в приемниках с повышающим преобразованием. Частоты колебаний кристалла определяются его «огранкой» (физической формой), например, обычной AT-огранкой, используемой в кристаллических фильтрах, предназначенных для радиосвязи. Срез также определяет некоторые температурные характеристики, влияющие на стабильность резонансной частоты. Однако кварц обладает высокой температурной стабильностью, его форма не сильно меняется при температурах, встречающихся в типичных радиоприемниках. ^[2]

Напротив, менее дорогие фильтры на керамической основе обычно используются с частотой 10,7 МГц для фильтрации нежелательных частот в потребительских FM- приемниках. Кроме того, более низкая частота (обычно 455 кГц или около того) может использоваться в качестве второй промежуточной частоты и иметь пьезоэлектрический фильтр. Керамические фильтры на частоте 455 кГц могут обеспечить такую же узкую полосу пропускания, как и кварцевые фильтры на частоте 10,7 МГц.

Идея использования кристаллов кварца в качестве фильтрующего компонента была впервые разработана У.Г. Кэди в 1922 году. ^{[ нужна ссылка ]} но в основном это была работа У. П. Мейсона в конце 1920-х - начале 1930-х годов. ^{[ нужна ссылка ]} который разработал методы включения кристаллов в LC [[Миниатюра топологии электронного фильтра Топология электронного фильтра |сети решетчатых фильтров]] ^{[ нужны разъяснения ]} которые заложили основу для большей части прогресса в телефонной связи. Конструкции кристаллических фильтров 1960-х годов позволили добиться истинного ^{[ нужны разъяснения ]} Чебышев , Баттерворт и другие типичные типы фильтров. Конструкция кристаллических фильтров продолжала совершенствоваться в 1970-х и 1980-х годах с разработкой многополюсных монолитных фильтров, широко используемых сегодня для обеспечения по ПЧ избирательности в приемниках связи . Кристаллические фильтры сегодня можно найти в радиосвязи , телекоммуникациях , генерации сигналов и GPS . устройствах ^[3]

См. также

Ссылки

^ Стадер, Хорст; Хардкасл, Джек А. (ноябрь – декабрь 2009 г.). «Кристаллические лестничные фильтры для всех» (PDF) . Журнал QEX . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . стр. 14–18.
^ Пул, И. (nd). «Кварцевый фильтр» . Радио-Электроника.com . Проверено 4 июня 2023 г.
^ Кинсман, Р.Г. (1998). «История кристаллических фильтров» . История УФФК. Общество IEEE по ультразвуку, сегнетоэлектрике и контролю частоты . Архивировано из оригинала 9 сентября 2011 г. Проверено 17 декабря 2011 г.

[1] Стадер, Хорст; Хардкасл, Джек А. (ноябрь – декабрь 2009 г.). «Кристаллические лестничные фильтры для всех» (PDF) . Журнал QEX . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . стр. 14–18.

[2] Пул, И. (nd). «Кварцевый фильтр» . Радио-Электроника.com . Проверено 4 июня 2023 г.

[3] Кинсман, Р.Г. (1998). «История кристаллических фильтров» . История УФФК. Общество IEEE по ультразвуку, сегнетоэлектрике и контролю частоты . Архивировано из оригинала 9 сентября 2011 г. Проверено 17 декабря 2011 г.

[1]

[2]

[3]