刘建国
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摘要：电石英晶体滤波器能够在各种电子产品运行中起到良好的滤波作用，本文以10MHz带阻型电石英晶体滤波器研制为例，设计出基于三节3晶体格型电路为基础的中高频带阻型晶体滤波器产品，以此为相关设计工作开展提供参考。
关键词：带阻型电石英晶体滤波器；格型电路；全通网络
带阻型电石英晶体滤波器运行原理是在全通桥T型网络串臂支路上并接压电石英晶体振子，其谐振与所需带阻频率保持一致，由此使得在距离晶体频率较远的频带上能够形成全通网络，而在晶体谐振频率较近位置，则会形成较窄并且带有衰减极点的阻频带，将数个同类网络节连接在一起，就能够达到高品质和高稳定性的目的。带阻滤波器的作用除对特定频率进行抑制外，还要能够提供频域较为宽广的通频带，其电路结构具体设计形式包括低通式、高通式及带通式等。
1、产品主要技术指标
晶体带阻滤波器主要是应用于边带型通讯机、频谱分析仪等设备类型中，能够实现对单一频率或狭窄频带的频率抑制。本研究所介绍的10MHz带阻型电石英晶体滤波器属于中高频带带阻型晶体滤波器，其设计指标如下所述。中心频率为10MHz；插损≤6dB；阻带衰减≥35 dB；匹配阻抗为50；工作温度范围控制在- 55～ + 85℃，外形尺寸为40*20*14（mm）。除这些方面的指标要求外，还要确保研制产品在宽温度范围内保持良好的工作稳定性，要能够尽量实现对所抑制信号幅度大小的可控性，满足客户对特种元器件的需求，使其能够在更多场景下实现高水平应用[1]。
2、设计原理及电路结构
桥T型带阻晶体滤波器是基于格型带阻滤波器基础上发展而来的，其电路原理如图1所示。
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图1 桥T型带阻晶体滤波器电路图
在滤波器系统运行中，最为重要的技术指标是阻带衰减。通常情形下，单节电路能够在频带抑制方面起到的效用较为有限，必须将数节同样的电路串联，才能够达到更高的衰减抑制。在本设计方案中，阻带衰减参数≥35 dB，因此需要将两节以上电路串联才能够达到设计要求。在确定这一技术指标基础上，综合考虑其他参数影响，最终设计三节2晶体串联格型电路为设计方案。在对相关元件参数进行实验后，最终设计方案为图2所示。
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图2 三节10MHz带阻滤波器电路图
3、晶体频率规格及差接变量器设计
在带阻型滤波器运行中，晶体作用与工作状态与带通型是一致的，因此晶体频率规格的设计也与其相同。由于晶体被回频率的误差能够基于滤波器调整得以有效弥补，因此在设计时只需群定晶体频率点的大致参考值，在本设计方案中，参考值可以在±500～±800 Hz范围内进行调整，即可满足实际运行要求。利用公式变量器初、次级绕组匝数进行计算，在经过调整之后确定最终匝数如图2中数值所示。
4、研制结果
依照图2电路图将差接变量器、晶体及调谐电容等进行装配，利用HP8711ET网络分析仪对装配所得产品进行测试，测试所得传输曲线如图3所示。
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图3 三节MHz带阻滤波器传输曲线
在调试过程中需要考虑的指标有插损、3dB带阻宽度、带阻衰减（限波）等，具体指标参数为Il≤5dB；3dB带阻宽度≤±13kHz；带阻衰减≥45dB。在确保上述指标达满足设计要求，并且其他参数也符合运行规定的情形下，可以确定产品研制结果满足研制目标要求，能够达到批量生产要求，应用于实际生产流程。
5、研究结论
通过如上研制过程，可以得出如下研究结论：
（1）滤波晶体在带阻型晶体滤波器和带通型晶体滤波器中的频率规格是一致的，其本身性质、作用及谐振状态不会发生变化。
（2）在滤波器研制流程中，需要重点做好两个方面的技术控制。一是更好的实现阻带宽度，在相关研究中显示，滤波器工作频率增加的情形下，阻带宽度实现存在明显困难，对于设计者而言，如何在工作频率确定的情形下提升阻带宽度实现水平，是设计方案能够实现的重要前提[2]。二是要确保矩形系数的实现，在电路级数越多的情形下，阻带衰减就会越深，但是由此带来的插损也就越大。也就是说单一指标的控制和实现较为简单，但是要确保各个指标达到平衡状态则较为困难。
（3）对于两节电路产品而言，其带阻衰减在50dB附近，相对于三节电路带阻衰减要低，这主要是由于信号传输总衰减实质上属于单个晶体衰减的迭加，因此使得其带阻衰减指标能够满足实际应用的基本要求。
6、设计要点
由于带阻型电石英晶体滤波器在电子产品中具有较为广泛的应用范围，因此其设计和加工水平也不断提升，对于设计工作中的要点控制水平也不断提升。首先是在差接变量器设计中，要能够为公共接地线提供条件，便于产品在不平衡电路中使用[3]。其次是在晶体加工设计中要尽量缩小寄生响应，利用能陷公式拉确定镀膜返回量或电极尺寸。最好是要确定好变量其加工设计原则，合理选择磁芯，按照绕制要求合理确定固定方式。
参考文献
[1]焦会幈.10.7MHz带阻型石英晶体滤波器研制[J].电子测试,2017(19):49-50.
[2]靳宝安,冯辉,王春程.10MHz带阻型压电石英晶体滤波器研制[J].压电与声光,2009,31(02):204-206.
[3]喇东升,胡贵江.半圆形谐振器双频带带阻滤波器的研制[J].安全与电磁兼容,2017(06):56-57+85.