一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種濾波器，具體涉及一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]晶體濾波器就是指主要元件用石英材料(Si02)做成的石英晶體濾波器，起濾波的作用，具有穩(wěn)定，抗干擾性能良好，溫度性能好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。按濾波器對(duì)信號(hào)頻率的作用來分，可以分為以下四種:1、低通低于某一規(guī)定的頻率(截止頻率)的信號(hào)均可通過，高于該頻率的信號(hào)均被衰減；2、高通高于某一規(guī)定的頻率(截止頻率)的信號(hào)均可通過，低于該頻率的信號(hào)均被衰減；3、帶通位于兩個(gè)規(guī)定頻率(上、下截止頻率)之間的信號(hào)均可通過，高于上截止頻率和低于下截止頻率的信號(hào)均被衰減；4、帶阻位于兩個(gè)規(guī)定頻率(上、下截止頻率)之間的信號(hào)均被衰減，高于上截止頻率和低于下截止頻率的信號(hào)均可通過。它廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、導(dǎo)航輔助設(shè)備以及頻率綜合器之類的精密儀器之中。凡是需要將有用的頻率信號(hào)和無用的頻率信號(hào)分開并將無用信號(hào)抑制下去的地方都可以使用濾波器。例如:通信、導(dǎo)航等做中頻濾波，儀器、儀表、控制中作信號(hào)提純等等。
[0003]濾波器就是連接在信號(hào)源和負(fù)載之間的一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)，其輸入端和信號(hào)源相接，其輸出端和負(fù)載相接。理想的濾波器，對(duì)于處于通帶內(nèi)的信號(hào)，就如同信號(hào)源和負(fù)載直接連接一樣，沒有任何損耗；對(duì)于處于通帶以外阻帶內(nèi)的信號(hào)，就如同信號(hào)源和負(fù)載斷開一樣，一點(diǎn)信號(hào)也沒有。
[0004]實(shí)際上，這樣的理想性能是不可能達(dá)到的，無論你選擇的元件品質(zhì)多高，在通帶里信號(hào)總會(huì)有一點(diǎn)損耗產(chǎn)生，盡管它很??；在阻帶里也總會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)信號(hào)從信號(hào)源傳到負(fù)載上。濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)有插入損耗、通帶帶寬、帶內(nèi)波動(dòng)、阻帶抑制輸入、輸出阻抗等
[0005]由于晶體濾波器的主要元件是晶體諧振器，而晶體的品質(zhì)因數(shù)(Q值)特別高，性能穩(wěn)定，因此晶體濾波器主要具有以下特點(diǎn):帶寬窄、損耗小、矩形系數(shù)小等。晶體濾波器帶寬可以做到相對(duì)帶寬的千分之幾，I %以上的就是寬帶晶體濾波器，這類濾波器往往因?yàn)閹捄軐?，通帶波?dòng)就會(huì)很大，級(jí)數(shù)很多，成本也會(huì)很高，所以給晶體寬帶帶阻濾波器設(shè)計(jì)時(shí)帶來很大的困難，同時(shí)現(xiàn)在器件都是小型化，而晶體寬帶帶阻濾波器用這種設(shè)計(jì)方法，體積也會(huì)比較大，給用戶使用帶來不便。
[0006]晶體帶通型帶阻濾波器的基本工作原理實(shí)際上是以LC帶通網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)插入晶體諧振器，這種帶通型帶阻晶體濾波器僅僅具有比較窄的傳輸頻帶。用上述電路設(shè)計(jì)的濾波器帶寬很窄(幾乎是點(diǎn)頻)、損耗偏大(_6dB)，并且阻帶深度只有-1OdB多一點(diǎn)。這幾項(xiàng)指標(biāo)是濾波器的關(guān)鍵，它直接影響到通訊設(shè)備的精度、靈敏度以及抗干擾能力。
[0007]現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)理論提供很多很多不同幅度與頻率形狀的幅頻特性曲線，在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)首先考慮選擇響應(yīng)曲線。LC濾波器有幾種常用的設(shè)計(jì)方法:1、巴特沃茲響應(yīng)，最平坦幅度2、切比雪夫響應(yīng)，3、貝塞爾函數(shù)響應(yīng)，最平坦延遲4、橢圓函數(shù)響應(yīng)，陡度系數(shù)最好。根據(jù)濾波器的性能指標(biāo)，進(jìn)行有效的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了提高帶通型晶體帶阻濾波器的帶寬、阻帶深度，降低插入損耗，同時(shí)也兼顧了濾波器的其他各項(xiàng)指標(biāo)，本實(shí)用新型提供一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器，以高通濾波器為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)插入晶體諧振器，信號(hào)從高通部分傳輸，根據(jù)需要取出一部分阻帶作為抑制。高通濾波器的電路和晶體諧振器的串并聯(lián)間隔起拓寬頻率帶寬的作用，晶體諧振器本身的吸收點(diǎn)起阻帶抑制的作用，同時(shí)理論上高通濾波器的通帶損耗可以設(shè)計(jì)到很小，只要采用Q值較高的元件，就能達(dá)到理想的效果，最終實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到帶通型晶體帶組濾波器的設(shè)計(jì)要求。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器，包括LC高通濾波器，所述LC高通濾波器包括串聯(lián)于輸入端與輸出端之間的4個(gè)電容，自輸入端至輸出端分別為第一電容、第二電容、第三電容、第四電容，且每?jī)蓚€(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間并聯(lián)有一個(gè)諧振回路，所述諧振回路包括串聯(lián)的電感和電容；所述LC高通濾波器的輸入端與第一個(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器；所述第二電容與第三電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有兩個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器；所述第三電容與第四電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器；所述第四電容與LC高通濾波器的輸出端之間的連接點(diǎn)與地之間連接有三個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:以高通濾波器為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)插入晶體諧振器，信號(hào)從高通部分傳輸，根據(jù)需要取出一部分阻帶作為抑制。高通濾波器的電路和晶體諧振器的串并聯(lián)間隔起拓寬頻率帶寬的作用，晶體諧振器本身的吸收點(diǎn)起阻帶抑制的作用，同時(shí)理論上高通濾波器的通帶損耗可以設(shè)計(jì)到很小，只要采用Q值較高的元件，就能達(dá)到理想的效果，最終提高帶通型晶體帶阻濾波器的帶寬、阻帶深度，降低插入損耗，同時(shí)也兼顧了濾波器的其他各項(xiàng)指標(biāo)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型濾波器細(xì)調(diào)后的效果圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型濾波器遠(yuǎn)端的信號(hào)傳輸情況。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015]以62.496MHz晶體帶阻濾波器為例介紹它的設(shè)計(jì)過程和達(dá)到的效果。它的具體性能指標(biāo)要求:1、阻帶帶寬為62.488MHz62.504 MHz，2、通帶損耗小于3dB，3、帶阻深度大于25dB。4、特殊要求93MHz處損耗小于3dB。5、輸入、輸出阻抗均為50歐姆。6、工作溫度-40 度+70 度。7、外形尺寸 27*12.5*12 (mm)。
[0016]如圖1所示，首先設(shè)計(jì)一個(gè)63MHz的高通濾波器，包括LC高通濾波器，所述LC高通濾波器包括串聯(lián)于輸入端與輸出端之間的4個(gè)電容，自輸入端至輸出端分別為第一電容Cl、第二電容C3、第三電容C5、第四電容C7，且每?jī)蓚€(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間并聯(lián)有一個(gè)諧振回路，所述諧振回路包括串聯(lián)的電感和電容。電感采用迪拉尼進(jìn)口磁芯，由于整個(gè)濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸只有27*12.5*12 (mm)的大小，所以磁芯選擇T20-6的尺寸，電容選擇DLClOD (達(dá)利凱公司)型系列的尺寸，晶體諧振器選用Um-1或Um-5的封裝結(jié)構(gòu)。
[0017]然后根據(jù)如下高通濾波器的設(shè)計(jì)思路計(jì)算出電感、電容值的大小，具體步驟如下:
[0018]1、先計(jì)算高通陸度系數(shù)As = fc/fs,式中As表示陸度系數(shù)，fc表示通帶頻率，fs表示阻帶頻率。
[0019]2、我們利用橢圓函數(shù)類型，運(yùn)行Filter Solut1ns軟件，點(diǎn)擊“阻帶頻率、通帶波紋等參數(shù)指標(biāo)”輸入框，輸入各項(xiàng)參數(shù)。
[0020]3、點(diǎn)擊“確定階數(shù)”控制版，打開第二面板，在“阻帶衰減(dB)”輸入要求，點(diǎn)擊“最小階數(shù)”，
[0021]4、點(diǎn)擊電路按鍵，F(xiàn)ilter Solut1ns提供兩個(gè)電路，選擇對(duì)偶網(wǎng)絡(luò)(無源濾波器)，
[0022]5、為了將歸一化低通電路變換成高通結(jié)構(gòu)，使用倒數(shù)元件值相互替換電感、電容。
[0023]6、再用Z = 300和頻率變換系數(shù)FSF = 6.28fc對(duì)高通濾波器進(jìn)行歸一化:L2 =L1*Z/FSF，C2 = C1/FSF/Z得到晶體帶阻濾波器中的LC高通濾波器電路結(jié)構(gòu)。這樣，一個(gè)63MHz的高通濾波器電原理圖就產(chǎn)生了，相應(yīng)的元件值在圖中已標(biāo)明。
[0024]通過調(diào)整電容、電感的值將高通濾波器的性能指標(biāo)調(diào)試好，通帶插入損耗控制在-0.2dB以下，62.496MHz的抑制在_20dB以下，這樣一個(gè)63MHz的高通濾波器就完成了。
[0025]在各個(gè)諧振頻率點(diǎn)到地之間連接晶體諧振器，具體的，本實(shí)施中，所述LC高通濾波器的輸入端與第一個(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器Xl ;所述第二電容與第三電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有兩個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器X2和X3 ;所述第三電容與第四電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器X4 ;所述第四電容與LC高通濾波器的輸出端之間的連接點(diǎn)與地之間連接有三個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器X5、X6和X7。
[0026]下面就在高通濾波器的阻帶62.496MHz處取一段+-1OKHz的位置作為帶阻濾波器的帶寬，根據(jù)帶寬要求確定各晶體諧振器的頻率，本實(shí)施例中:xi的頻率為62.496MHz，X2的頻率為62.500 MHz, X3的頻率為62.498 MHz, X4的頻率為502 MHz, X5的頻率為62.502MHz, X6的頻率為62.498 MHz，X7的頻率為62.496 MHz，高通濾波器并臂上的串聯(lián)諧振電路中，當(dāng)諧振頻率小于f。(中心頻率62.496MHz)時(shí)，其特性呈容性，等同于在晶體諧振器的兩端并聯(lián)一個(gè)電容，頻率帶寬展寬。
[0027]最后再將濾波器細(xì)調(diào)，得到如圖2所示效果圖。高端的雜波是晶體諧振器本身的寄生，不影響信號(hào)的傳輸。
[0028]圖3是濾波器遠(yuǎn)端的信號(hào)傳輸情況。
[0029]該晶體帶阻濾波器以高通濾波器為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)插入晶體諧振器，信號(hào)從高通部分傳輸，根據(jù)需要取出一部分阻帶作為抑制。高通濾波器的電路和晶體諧振器的串并聯(lián)間隔起拓寬頻率帶寬的作用，晶體諧振器本身的吸收點(diǎn)起阻帶抑制的作用，同時(shí)理論上高通濾波器的通帶損耗可以設(shè)計(jì)到很小，只要采用Q值較高的元件，就能達(dá)到理想的效果，最終提高帶通型晶體帶阻濾波器的帶寬、阻帶深度，降低插入損耗，同時(shí)也兼顧了濾波器的其他各項(xiàng)指標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器，其特征在于:包括LC高通濾波器，所述LC高通濾波器包括串聯(lián)于輸入端與輸出端之間的4個(gè)電容，自輸入端至輸出端分別為第一電容、第二電容、第三電容、第四電容，且每?jī)蓚€(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間并聯(lián)有一個(gè)諧振回路，所述諧振回路包括串聯(lián)的電感和電容；所述LC高通濾波器的輸入端與第一個(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器；所述第二電容與第三電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有兩個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器；所述第三電容與第四電容之間的連接點(diǎn)與地之間連接有一個(gè)晶體諧振器；所述第四電容與LC高通濾波器的輸出端之間的連接點(diǎn)與地之間連接有三個(gè)并聯(lián)的晶體諧振器。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種寬帶帶通型晶體帶阻濾波器，包括LC高通濾波器，所述LC高通濾波器包括串聯(lián)于輸入端與輸出端之間的4個(gè)電容，自輸入端至輸出端分別為第一電容、第二電容、第三電容、第四電容，且每?jī)蓚€(gè)電容之間的連接點(diǎn)與地之間并聯(lián)有一個(gè)諧振回路，所述諧振回路包括串聯(lián)的電感和電容；在各個(gè)諧振頻率點(diǎn)到地之間連接晶體諧振器。以高通濾波器為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)插入晶體諧振器，最終提高帶通型晶體帶阻濾波器的帶寬、阻帶深度，降低插入損耗，同時(shí)也兼顧了濾波器的其他各項(xiàng)指標(biāo)。
【IPC分類】H03H7-12
【公開號(hào)】CN204578492
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520146000
【發(fā)明人】曹峰, 王仁康, 余楊翮
【申請(qǐng)人】熊貓電子集團(tuán)有限公司, 南京熊貓達(dá)盛電子科技有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日