2700kHz宽带石英晶体滤波器的设计制作

1、2700kHz宽带石英晶体滤波器的设计制作 2700kHz宽带石英晶体滤波器的设计制作 采用多节数宽带滤波器电路及不等量参数相同节新的设计方法，使2700kHz石英晶体滤波器晶体滤波器实现带宽要求0.48%、矩形系数小于1.5、通带外衰减大于70dB、远端衰减大于105dB的目的。 【关键词】2700kHz 宽带 石英晶体 滤波器 1 2700kHz石英晶体滤波器主要技术指标 2700kHz石英晶体滤波器主要技术指标 见表1。 2 滤波器的设计 通过对该产品主要技术指标和结构分析，属分立式晶体滤波器，其特点是中心频率低、通带宽度要求严、阻带宽度窄、通带波动范围小、阻带衰减抑制高、中心频率偏差小

2、、端口阻抗阻值低、温度范围宽。 根据该滤波器的特性要求，首先依赖于满足技术要求的元件的可实现性。窄带晶体滤波器可获得的最大带宽主要决定于晶体谐振器的电容比，因此带宽受到限制。对于2700kHz晶体滤波器的实现主要取决于晶体元件的制造技术和滤波器的线路设计。采用不等量参数相同节设计法，滤波器所获得的相对带宽范围比拟大，从0.3%1%均采用此方法。针对以上情况试验最后确定该产品采用不等量参数相同节、一臂两晶体三节六极点线路形式，共12支晶体。 2.1 电路的选择 依据滤波器要求的带宽，需采用相同节不等量参数电路，即在一节滤波器电路里选用的晶体谐振器的参数不相同，按照理论设计两种晶体谐振器的参数呈倍

3、数关系，图1为设计的电路图。 2.2 晶体谐振器的设计 由于采用一臂两晶体三节六极点线路形式，共12支晶体。根据以往的设计经验、主要技术指标、滤波器的结构和体积。选择厚度切变的AT切型，依据工作温度的要求选择3505的切角，石英晶片选用圆形片尺寸为8.65 ，采用2种电极尺寸e= 3.5mm和e= 7.0mm 2.2.1 方案确定 由于该产品体积小、温度范围宽、频率稳定性要求高，给制作工作带来了很大的难度，根据主要技术指标，结合设计原理、滤波器工作原理、电路设计、结构设计及可靠性设计等方面要求及以往的设计经验，最终确定的设计方案如下： a.晶片选用厚度切变的AT切型，3505的切角； b.采用

4、一臂两晶体三节六极点线路形式，共12支晶体； c.合理安排线路布局，采用电容输入方法，隔离外部电路的干扰，控制滤波器衰减幅度。 2.2.2 晶体谐振器的频率确定 宽带晶体滤波器来说，通带带宽于晶体谐振器的等效电感和等效电容有很大关系，为了获得尽量宽的通带宽度，要使得晶体谐振器有尽量宽串并联频率间隔和尽量大的等效电容。大的等效电容需增大被银电极直径，但受矩形系数和阻带衰减的限制，因此，在选定的电极直径情况下，获取尽量大的等效电容和小等效电阻。晶体滤波器的带外寄生不能完全抑制掉，因此，要抑制晶体谐振器的寄生。 2700kHz晶片选用圆形倒边片，因为圆形片单频性好，寄生振动少。圆形倒边晶片，其串并联

5、频率间隔为，。要获得最大的串并联频率间隔，需选取适宜的滚筒进行倒边，晶体谐振器的参数见表2。 2.3 滤波器调试 调整电容和变量器初级线圈的匝数，观察网络分析仪显示屏上滤波器的衰减曲线并测试数据，使特性曲线到达最正确状态。主要质量问题：波动超差、阻带衰减达不到要求。 原因分析：该滤波器上下温波动大于2.5dB，常温情况下阻带衰减难以到达技术要求。经过实验和对问题的分析，制定相应的解决方法。 低频石英晶体元件参数变化引起波动幅值变化。 温度实验时，通带波动大于2.5dB，通过分析和实验对晶片的切角及误差，误差进修正，修正后的切角为35 ?051，工作温度范围内的频率温度系数35ppm，对晶体谐振

6、器参数进行优选，在装配时，选择晶体谐振器等效电容、等效电阻、频率等参数相近的装配。 滤波器的分布电容控制难度大，影响阻带衰减。 由于体积的限制，元件的排线较为拥挤，分布电容较大，对滤波器的调试产生较大的影响，通过合理安排线路布局，调整滤波器衰减幅度。 绕制电感线圈采用的是铁氧体环形磁芯，其温度系数对滤波器特性产生影响。 在差接桥型宽带晶体滤波器中，影响滤波特性温度稳定性的，那么主要是电感线圈和电容器的温度稳定性，铁氧体环形磁芯其导磁率随温度变化而发生改变，通过对铁氧体环形磁芯批次进行筛选，挑选与晶体谐振器和电容温度系数相匹配的铁氧体环形磁芯，绕制的电感线圈满足滤波器的温度特性要求。 3 滤波器

7、的测试 按照上述设计方案，通过滤波器的装配、上下温筛选、老化、封装。经测试滤波器符合技术指标要求。其测试结果见表3。 从测试数据可以看出，测试结果满足技术指标的要求。 通过此次滤波器的设计和制作，在晶体滤波器的理论上对不等量参数相同节的设计方法有了更深的认识，在滤波器的调试中，上下温工作状态是制作中的重点。不等量参数相同节晶体滤波器电路是宽带滤波器较好的设计方法，对其他频率段也进行了尝试，获得了满意的结果。 参考文献 【1】冯志礼，王之兴.晶体滤波器M.北京：宇航出版社，1987，P181-184. 【2】Zverev A.L.Hand book of filter synthesis ，Wiley，1967. 【3】周浩中等.带宽晶体滤波器的实现方法J.压电