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 более – 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 предпочтительнее, поскольку они очень стабильны механически и, следовательно, имеют незначительное изменение резонансной частоты при изменении рабочей температуры. Для достижения 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 изменении температуры, встречающейся 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 позволяли 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 ]