
【电】 quartz filter
quartz
【化】 quartz
【医】 quartz; rock crystal
filter; rejector
【化】 filter
石英滤波器(英文:Quartz Filter)是一种利用石英晶体的压电效应和谐振特性构建的高选择性频率选择器件。其核心原理是通过石英晶体谐振器在特定频率处产生尖锐的阻抗变化,实现对目标频率信号的精确提取或抑制。
压电谐振基础
石英晶体在交变电场作用下会产生机械振动(逆压电效应),当外加信号频率与晶体固有谐振频率一致时发生谐振。其串联谐振频率 (f_s) 和并联谐振频率 (f_p) 的计算公式为:
$$ f_s = frac{1}{2pisqrt{L_1 C_1}} $$ $$ f_p = f_s sqrt{1 + frac{C_1}{C_0}} $$
其中 (L_1)、(C_1) 为动态等效电感和电容,(C_0) 为静态电容。
高Q值与稳定性
石英的机械品质因数(Q值)可达 (10 sim 10),远高于LC滤波器(通常 (10 sim 10)),使其具有极窄的带宽(可达0.001%中心频率)和低插入损耗(典型值<3dB)。温度稳定性方面,AT切型晶体的频温系数可控制在±50ppm/℃以内。
在无线收发信机中用作中频滤波器(如10.7MHz/21.4MHz),抑制邻道干扰。例如5G基站射频单元采用多级石英滤波器链实现>80dB的带外抑制。
频谱分析仪和网络分析仪依赖石英滤波器提供<1Hz的分辨率带宽,相位噪声低至-160dBc/Hz@10kHz偏移。
基于MEMS工艺的芯片级封装(CSP)石英滤波器尺寸已缩小至1.6×1.2mm(如EPSON的SG-8101系列),适用于可穿戴设备。
最新研究通过声表面波(SAW)和体声波(BAW)技术融合,在单晶片上实现0.5-6GHz的多频段滤波功能(IEEE Trans. UFFC, 2023)。
权威参考来源
石英滤波器(石英晶体滤波器)是一种利用石英晶体的压电效应和机械谐振特性实现滤波功能的电子元件。以下从定义、原理、特点、应用及关键参数等方面进行详细解释:
石英滤波器以石英晶体谐振器为核心元件,通过其机械振动特性选择特定频率信号。当电信号频率与晶体固有频率匹配时,石英晶体会产生机械谐振,并通过正/逆压电效应实现电能与机械能的转换,从而滤除非目标频率信号。
石英滤波器带宽较宽,主要用于滤波;而石英晶体因串联与并联谐振点接近,更适合用作高稳定振荡器。
如需更完整的参数定义或技术细节,可参考(扬兴科技)和(维库电子通)的详细说明。
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