Реферат: Кварцевые и электромеханические фильтры

Структурную схему ЭМФ можно представить в следующем виде: (рис.14)

рис.14

Вх.пр.- входной преобразователь.

Мех. Рез., элем. св. - механические резонаторы.

Вых.пр. – выходной преобразователь.

Входной преобразователь преобразует электрический сигнал в механические колебания, а выходной преобразователь наоборот.

Механические резонаторы и элементы связи между резонаторами осуществляют фильтрацию сигнала.

Механические резонаторы и элементы связи могут изготавливаться из различных материалов (кварц, пьезокерамик, магнитострикционные ферриты, железо-никелевые сплавы и т.д.).

В соответствии с типом преобразователей, резонаторов и связок существуют фильтры:

- пьезоэлектрические (пьезокристаллические, пьезокерамические);

- магнитострикционные;

- на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

б) Магнитострикционные фильтры.

Строятся на основе резонаторов из ферромагнитного материала.

Схему магнитострикционного дискового фильтра с проволочными связками можно представить в следующем виде:

рис.15

Электрический ток () от генератора проходит через резонирующую емкость и обмотку преобразователя. Проходя через обмотку, он создает магнитное поле, которое пронизывает ферритовый стержень, вызывая колебания последнего с частотой сигнала генератора. Эти колебания передаются первому дисковому резонатору посредством тонкой проволочной связки. Механическая энергия передается от диска к диску посредством проволочных связок, приваренных по окружности каждого диска. Колебания от последнего диска через проволочную связку возбуждают выходной преобразователь. Механические напряжения, возникающие в выходном преобразователе, вызывают появление переменного магнитного поля, которое в свою очередь индуцирует электрическое напряжение на зажимах выходного преобразователя и нагрузочного сопротивления.

Полосовые фильтры из магнитострикционных преобразователей играют важную роль в реализации высокочастотных фильтров для однополосных радио и телефонных систем. В преобразователях фильтров используется металлические сплавы и ферриты (преимущественно). Магнитострикционные фильтры находят широкое применение в технике связи.

в) Фильтры на поверхностных акустических волнах.

Фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) – это упругие возмущения, распространяющиеся в тонком поверхностном слое твердого тела. С точки зрения обработки сигналов ПАВ обладают двумя существенными преимуществами:

а) очень малая скорость распространения (15 км/с, т.е. примерно на 5 порядков ниже скорости ЭМ волн);

б) возможность взаимодействия с планарными структурами на поверхности звукопровода, обеспечивающая управляемое изменение характеристик ПАВ устройств, т.е. изменение скорости, затухания и т.д.

В качестве среды распространения ПАВ (звукопровода) используют обычно пьезоэлектрические материалы: кварц, ниобат лития, германад висмута, пьезокерамику. Возбуждение и прием ПАВ достигается планарными встречно-штыревыми структурами за счет пьезоэффекта.

Первое преимущество позволило создать интегральные линии задержки на ПАВ.

Второе преимущество дало возможность создать целую серию самых разнообразных устройств на ПАВ, например ПФ.

Недостатками ПАВ являются значительные размеры, необходимость тщательной настройки параметров в процессе изготовления и подстройки в ходе эксплуатации.

В любом ПАВ устройстве частотно-селективными свойствами обладают собственно пьезопреобразователи, возбуждающие и принимающие ПАВ и формирующие АЧХ устройства.