
【電】 quartz filter
quartz
【化】 quartz
【醫】 quartz; rock crystal
filter; rejector
【化】 filter
石英濾波器(英文:Quartz Filter)是一種利用石英晶體的壓電效應和諧振特性構建的高選擇性頻率選擇器件。其核心原理是通過石英晶體諧振器在特定頻率處産生尖銳的阻抗變化,實現對目标頻率信號的精确提取或抑制。
壓電諧振基礎
石英晶體在交變電場作用下會産生機械振動(逆壓電效應),當外加信號頻率與晶體固有諧振頻率一緻時發生諧振。其串聯諧振頻率 (f_s) 和并聯諧振頻率 (f_p) 的計算公式為:
$$ f_s = frac{1}{2pisqrt{L_1 C_1}} $$ $$ f_p = f_s sqrt{1 + frac{C_1}{C_0}} $$
其中 (L_1)、(C_1) 為動态等效電感和電容,(C_0) 為靜态電容。
高Q值與穩定性
石英的機械品質因數(Q值)可達 (10 sim 10),遠高于LC濾波器(通常 (10 sim 10)),使其具有極窄的帶寬(可達0.001%中心頻率)和低插入損耗(典型值<3dB)。溫度穩定性方面,AT切型晶體的頻溫系數可控制在±50ppm/℃以内。
在無線收發信機中用作中頻濾波器(如10.7MHz/21.4MHz),抑制鄰道幹擾。例如5G基站射頻單元采用多級石英濾波器鍊實現>80dB的帶外抑制。
頻譜分析儀和網絡分析儀依賴石英濾波器提供<1Hz的分辨率帶寬,相位噪聲低至-160dBc/Hz@10kHz偏移。
基于MEMS工藝的芯片級封裝(CSP)石英濾波器尺寸已縮小至1.6×1.2mm(如EPSON的SG-8101系列),適用于可穿戴設備。
最新研究通過聲表面波(SAW)和體聲波(BAW)技術融合,在單晶片上實現0.5-6GHz的多頻段濾波功能(IEEE Trans. UFFC, 2023)。
權威參考來源
石英濾波器(石英晶體濾波器)是一種利用石英晶體的壓電效應和機械諧振特性實現濾波功能的電子元件。以下從定義、原理、特點、應用及關鍵參數等方面進行詳細解釋:
石英濾波器以石英晶體諧振器為核心元件,通過其機械振動特性選擇特定頻率信號。當電信號頻率與晶體固有頻率匹配時,石英晶體會産生機械諧振,并通過正/逆壓電效應實現電能與機械能的轉換,從而濾除非目标頻率信號。
石英濾波器帶寬較寬,主要用于濾波;而石英晶體因串聯與并聯諧振點接近,更適合用作高穩定振蕩器。
如需更完整的參數定義或技術細節,可參考(揚興科技)和(維庫電子通)的詳細說明。
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