石英晶体滤波器

    滤波器的设计从最开始的定K式滤波器、m导出滤波器到象参数法设计的滤波器，都是按照设计出的线路的性能去接近对滤波器的要求，一般把这种设计方法叫做分析法设计。随着计算机性能的发展和提高，可以按照滤波器的要求来计算出滤波线路及其元件数值，这也叫做综合法设计。而且已经有人把各种滤波器的性能要求和满足这种要求的滤波线路及其元件数值制作成表格供设计者查找，设计者只需进行简单的计算即可完成设计。对于晶体滤波器来说，从2极点到12极点的电路及其元件数值都已经给出。
    差接桥型滤波器：在实际晶体滤波器的制作中，都用加一个差接变量器的差接桥型滤波器来等效格型滤波器。这样可以使晶体和其它元件的数目减少一半，但需要注意的是串并臂的阻抗要加大一倍。在实际应用中除了匹配阻抗不同（相差1倍）以外，没有什么区别，还为输入输出提供了公共接地线，更便于不平衡电路的使用。
    1.晶体加工：晶体加工工艺和普通的晶体一样，需要特别注意的有以下两点：1.等效参数的一致性要好一些。2.寄生响应要尽量的做小一点。因此更需要采用能陷公式来确定镀膜返回量或者确定电极尺寸。
    2.变量器加工：设计原则：变量器的带宽要远大于滤波器的带宽，变量器的并联谐振阻抗远大于滤波器的特性阻抗，变量器的电感量尽可能的大，但要保证还能加上一定的外接调谐电容。如果端接阻抗和滤波器的特性阻抗不一样，可通过改变变量器的初、次级所绕的圈数比来实现。
    3.磁芯的选择：根据滤波器的频率和所要求的体积选择。
    4.绕制的要求：差接线圈最好用双线并绕的方法绕制。
    5.固定的方式：要求要牢固可靠并且要屏蔽好。
    6.印刷电路板设计：节与节之间最好能分隔开，印刷电路板用的敷铜板的绝缘性能要好。
    7.装配和调试：装配位置正确，焊接牢靠。

    凡是需要将有用的频率信号和无用的频率信号分开并将无用信号抑制下去的地方都可以使用滤波器。例如：通信、导航等做中频滤波，仪器、仪表、控制中作信号提纯。
    主要技术指标：
    1.中心频率 （标称频率）
    2.通带宽度
    3.通带波动
    4.插入损耗
    5.阻带衰减
    6.阻带范围
    7.寄生响应
    8.群延迟

    石英晶体滤波器在使用时应注意：
    1.阻抗匹配：性能优良的滤波器在与其端接的电路阻抗不匹配时，滤波特性会变差，引起通带波动增大，插损增加。当外电路阻抗低于滤波器特性阻抗时，中心频率将下移，反之上移。
    信号源+电平表功能由网络分析仪完成。
    Ri、R0：仪器内阻：一般为50Ω
    R1--滤波器输入端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
    R2--滤波器输出端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
    在滤波器条件的匹配阻抗中有时有并接电容要求，应按上图连接。
    2.合理的测量电平：如同晶体对激励电平的要求一样，滤波器中其核心元件仍是晶体，因此激励电平在没有规定时，一般选0dB作为输入电平。
    3.良好的屏蔽：对滤波器的输入端和输出端进行良好屏蔽，以使信号源的能量不能直接耦合到负载端。对甚高频以上滤波器，则应使滤波器与仪器间的连接尽量符合同轴线原理。滤波器在线路上时应尽可能采用大面积接地，并将输入、输出端隔离，保证滤波器的阻带衰耗。

    滤波器分为有源滤波器和无源滤波器，石英晶体滤波器属于无源滤波器。
    按滤波器对信号频率的作用来分，可以分为以下四种：
    低通：低于某一规定的频率（截止频率）的信号均可通过，高于该频率的信号均被衰减。
    高通：高于某一规定的频率（截止频率）的信号均可通过，低于该频率的信号均被衰减。
    带通：位于两个规定频率（上、下截止频率）之间的信号均可通过，高于上截止频率和低于下截止频率的信号均被衰减。
    带阻：位于两个规定频率（上、下截止频率）之间的信号均被衰减，高于上截止频率和低于下截止频率的信号均可通过。
    石英晶体滤波器根据其结构不同分为集成式滤波器和分立式滤波器。

    石英晶体滤波器是最常用的晶体谐振器之一，它的特点是频率选择度十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高，现已在移动通信设备中大量使用，是必不可少的初级中频滤波器，对提高整机灵敏度和抗干扰能力有重要作用，它在滤波器中主要用作窄带通滤波器。
    70年代发展起来的离子刻蚀技术能使晶体谐振器的基波频率接近 500兆赫。但由于外接元件，特别是线圈问题，其泛音频率也只能做到 600兆赫，相对带宽约为0.01％～1％。国外MCF产品的实用化水平为中心频率几MHz～150MHz，频道间隔12.5kHz～25kHz，最小封装尺寸为8mm×8mm×3.2mm，重量仅为0.4g。MCF的发展方向是开发新型压电材料、扩展带宽、减少带内延时波动、增大带外衰减、扩充和提高中频点及线性度、封装单片尺寸进一步小型化和片式化。

    用晶体谐振器组成的晶体滤波器（Crystal Filte）与LC谐振回路构成的滤波器相比，晶体滤波器在频率选择性、频率稳定性、过渡带陡度和插入损耗等方面都优越得多，已广泛用于通信、导航、测量等电子设备。1921年W.G.凯地将晶体谐振器用于各种调谐电路，形成了晶体滤波器的雏形。1927年L.艾斯本希德把晶体谐振器用于真正的滤波电路。1931年W.P.梅森又把它用于格型滤波器。60年代中期，集成式晶体滤波器研制成功，晶体滤波器在小型化方面有了很大发展。石英晶体滤波器具有以下优点：
    1.阻带衰减高：石英晶体滤波器具有陡峭的阻带衰减特性，一般阻带衰减都在60dB以上，有的甚至达到90dB以上。
    2.体积小：石英晶体滤波器所需的元件较少，而且许多元件都可实现表贴化，因此，这种晶体滤波器的体积相对较小。
    3.插损小：一般均小于5dB。
    4.矩形系数好：石英晶体滤波器的矩形系数一般在2到5左右，频率较低的可达到1.8左右，具有良好频率择性。
    5.频率温度稳定性好：由于石英晶体在宽温度范围内具有的特性，使得晶体滤波器的幅频特性在宽温度范围内具有非常高的稳定性。