【正文】 的一根軸 ZZ， 稱為 光軸 ，在圖 (b)中沿對(duì)角線的三條XX軸，稱為 電軸 ，與電軸相垂直的三條 YY軸，稱為 機(jī)械軸 。 Y X 1 X Y Z Y Y X X Y Y X X Y Y X X (a) (b) 沿著不同的軸切下 ， 有不同的切型 ， X切型 、 Y切型 、 AT切型 、 BT、 CT…… 等等 。 石英晶體具有正、反兩種壓電效應(yīng)。當(dāng)石英晶體沿某一電軸受到交變電場作用時(shí)，就能沿機(jī)械軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，反過來，當(dāng)機(jī)械軸受力時(shí)，就能在電軸方向產(chǎn)生電場。且換能性能具有諧振特性，在諧振頻率，換能效率最高。 石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)晶體片的固有頻率與外加電源頻率相等時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。 2. 石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào) 石英片相當(dāng)一個(gè) 串聯(lián)諧振電路 ，可用集中參數(shù) Lq、 Cq、 rq來模擬， Lq為晶體的質(zhì)量（慣性）， Cq 為 等效彈性模數(shù) ， rg 為機(jī)械振動(dòng)中的 摩擦損耗 。 右圖表示石英諧振器的基頻等效電路 。 電容 C0稱為石英諧振器的靜電容 。 其容量主要決定于石英片尺寸和電極面積 。 一般 C0在幾 PF ～ 幾十 PF。 式中 ? — 石英介電常數(shù) ， s — 極板面積 ， d — 石英片厚度 dsC ??00qCCP ? C 0 r q C q L q J T b a r q L q C q C o a b 石英晶體的特點(diǎn)是： ① 等效電感 Lq特別大 、 等效電容 Cq特別小 ，因此 ， 石英晶體的 Q值 很大 ， 一般為幾萬到幾百萬 。 這是普通 LC電路無法比擬的 。 ② 由于 ，這意味著等效電路中的接入系數(shù)很小 ,因此外電路影響很小。 qqqq1CLrQ ?q0 CC ?? 3. 石英諧振器的等效電抗 （ 阻抗特性 ） 石英晶體有兩個(gè)諧振角頻率 。 一個(gè)是 LCR支路的 串聯(lián)諧振角頻率 ?q， 即石英片本身的 自然角頻率 。 當(dāng)工作頻率高于 ?q時(shí) ，LCR支路與電容 C0發(fā)生并聯(lián)諧振 ， 即 石英諧振器的 并聯(lián)諧振角頻率 ?p。 串聯(lián)諧振頻率 并聯(lián)諧振頻率 qqq1CL??CLCCCCL qq0q0qp11 ????很接近因此,由于 qp0qqp ???? 與CC ???顯然 接入系數(shù) p很小，一般為 103數(shù)量級(jí)，所以 ?p與 ?q很接近。 PCC ???? 11 q0qqp ???0qqqqqq0021210 1111Cj)CL(jr)CL(jrCjzzzzz????????????????????????上式忽略 rq 后可簡化為 當(dāng) ? = ?q時(shí) z0 = 0 Lq、 Cq串諧諧振，當(dāng) ? = ?p， z0 = ?， 回路 并諧諧振 。 當(dāng) 為 容性 。 當(dāng) 時(shí) ,jx0 為 感性 。 22p22q000 /1/11????? ?????Cjjxz0qp ,時(shí), jx???? ??qp ??? ?? x o 容性 O 容性 ? q ? p 感 性 222202 111????? //CL pqe ????并不等于石英晶體片本身的等效電感 Lq。 石英晶體濾波器工作時(shí)，石英晶體兩個(gè)諧振頻率之間感性區(qū)的寬度決定了濾波器的通帶寬度。 必須指出，在 ?q與 ?p的角頻率之間，諧振器所呈現(xiàn)的等效電感 利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，稱為陶瓷濾波器。它常用鋯鈦酸鉛 [Pb(zrTi)O3]壓電陶瓷材料（簡稱 PZT） 制成。 這種陶瓷片的兩面用銀作為電極，經(jīng)過直流高壓極化之后具有和石英晶體相類似的壓電效應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn)：容易焙燒，可制成各種形狀；適于小型化；且耐熱耐濕性好。 它的等效品質(zhì)因數(shù) QL為幾百，比石英晶體低但比 LC濾波高。 集中濾波器 符號(hào)及等效電路 圖中 C0 等效為壓電陶瓷諧振子的固定電容； Lq? 為機(jī)械振動(dòng)的等效質(zhì)量；Cq? 為機(jī)械振動(dòng)的等效彈性模數(shù)； Rq?為機(jī)械振動(dòng)的等效阻尼；其等效電路與晶體相同。 qqq1CL ????CLCCCCL????????q0q0qqp11?并聯(lián)諧振頻率 式中， C ?為 C0和 C8?串聯(lián)后的電容。 其串聯(lián)諧振頻率 C o R ? q C ? q L ? q 2 L 2. 陶瓷濾波器電路 四端陶瓷濾波器： 如將陶瓷濾波器連成如圖所示的形式 ， 即為四端陶瓷濾波器 。 圖 (a)為由二個(gè)諧振子組成的濾波器 ， 圖 (b)為由五個(gè)諧振子組成四端濾波器 。 諧振子數(shù)目愈多 ， 濾波器的性能愈好 。 2 L 2 2 L 1 (a) (b) 聲表面波濾波器 SAWF（ Surface Acoustic Wave Filter） 是一種以鈮酸鋰、石英或鋯鈦酸鉛等壓電材料為襯底（基體）的一種電聲換能元件。 結(jié)構(gòu)與原理： 聲表面波濾器是在經(jīng)過研磨拋光的極薄的壓電材料基片上，用蒸發(fā)、光刻、腐蝕等工藝制成兩組叉指狀電極，其中與信號(hào)源連接的一組稱為發(fā)送叉指換能器，與負(fù)載連接的一組稱為接收叉指換能器。當(dāng)把輸入電信號(hào)加到發(fā)送換能器上時(shí)，叉指間便會(huì)產(chǎn)生交變電場。 聲表面波濾器的濾波特性，如中心頻率、頻帶寬度、頻響特性等一般由叉指換能器的幾何形狀和尺寸決定。這些幾何尺寸包括叉指對(duì)數(shù)、指條寬度 a、 指條間隔 b、 指條有效長度 B和周期長度 M等。上圖是聲表面波濾波器的基本結(jié)構(gòu)圖。嚴(yán)格地說，傳輸?shù)穆暡ㄓ斜砻娌ê腕w波，但主要是聲面波。在壓電襯底的另一端可用第二個(gè)叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 R s ~ U s R L 壓電基片 發(fā)送叉指 換 能 器 發(fā)收叉指 換 能 器 吸聲材料 聲表面波濾波器的符號(hào)如圖 (a)所示，圖 (b)為它的等效電路 . 其左邊為發(fā)送換能器， is和 Gs表示信號(hào)源。 G中消耗的功率相當(dāng)于轉(zhuǎn)換為聲能的功率。右邊為接收換能器， GL為負(fù)載電導(dǎo)， GL中消耗的功率相當(dāng)于再轉(zhuǎn)換為電能的功率。 聲表面濾波器的符號(hào)與等效電路 符號(hào)及等效電路 入 出 (a) G C G s I s G L G C ( b ) ① 工作頻率高 ， 中心頻率在 10MHz–1GHz之間 ，且頻帶寬 ， 相對(duì)帶寬為 %~25%。 ② 尺寸小，重量輕。動(dòng)態(tài)范圍大，可達(dá) 100dB。 ③ 由于利用晶體表面的彈性波傳送，不涉及電子的遷移過程，所以抗輻射能力強(qiáng)。 ④ 溫度穩(wěn)定性好。 ⑤ 選擇性好，矩形系數(shù)可達(dá) 。 特點(diǎn) 衰減器與匹配器 1. 高頻衰減器 利用高頻衰減器可以調(diào)整信號(hào)傳輸通道上的信號(hào)電平。 高頻衰減器分為固定衰減器和高頻可變 (調(diào) )衰減器兩種。 除了微波衰減器可以用其他形式構(gòu)成外，高頻衰減器通常都用電阻網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)電路或 PIN二極管實(shí)現(xiàn) 。 2. 高頻匹配器 如果相連接的兩部分高頻電路阻抗匹配，則可以直接相連。 但如果阻抗不匹配，就需要用高頻匹配器或阻抗變換器來連接。 1. LC并聯(lián)諧振回路幅頻曲線所顯示的選頻特性在高頻電路中有非常重要的作用，其選頻性能的好壞可由通頻帶和選擇性 (回路 Q值 )這兩個(gè)相互矛盾的指標(biāo)來衡量。矩形系數(shù)則是綜合說明這兩個(gè)指標(biāo)的一個(gè)參數(shù)，可以衡量實(shí)際幅頻特性接近理想幅頻特性的程度。矩形系數(shù)越小，則幅頻特性越理想。 2. LC并聯(lián)諧振回路阻抗的相頻特性是具有斜率的單調(diào)變化曲線，這一點(diǎn)在分析 LC正弦波振蕩電路的穩(wěn)定性時(shí)有很大作用，而且可以利用曲線的線性部分進(jìn)行頻率與相位的線性轉(zhuǎn)換，這在相位鑒頻電路中得到了應(yīng)用。 同樣， LC并聯(lián)諧振回路阻抗的幅頻特性曲線中的線性部分也為頻率與幅度轉(zhuǎn)換提供了依據(jù)，這在斜率鑒頻電路里得到了應(yīng)用。 本 章 小 結(jié) 3. LC串聯(lián)諧振回路的選頻特性在高頻電路中也有應(yīng)用，比如在 LC正弦波電路里可作為短路元件工作于振蕩頻率點(diǎn)，但其用途不如并聯(lián)回路廣泛。 LC并聯(lián)回路與串聯(lián)諧振回路的參數(shù)具有對(duì)偶關(guān)系，在分析和應(yīng)用時(shí)要注意這一點(diǎn)。 4. LC阻抗變換電路和選頻匹配電路都可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)源內(nèi)阻或負(fù)載的阻抗變換，這對(duì)于提高放大電路的增益是必不可少的。 區(qū)別在于后者僅可以在較窄的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較理想的阻抗變換，而前者在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較理想的阻抗變換，但各頻率點(diǎn)的變換值有差別。