10.7MHz帶阻型石英晶體濾波器研制

焦會幈

（陜西華星電子集團有限公司，陜西咸陽，712000）

10.7MHz帶阻型石英晶體濾波器研制

焦會幈

（陜西華星電子集團有限公司，陜西咸陽，712000）

采用如今晶體濾波器設計中最為常用的格型電路，成功設計和研制出了用于通訊機中進行狹窄頻帶抑制的一種中高頻帶阻型晶體濾波器新產品。主要技術指標是：插損IL≤3dB、3dB帶阻寬度BW3dB≤±3KHz、帶阻衰減（限波）≥50dB、體積小、加工難度大等。研制的結果較好的滿足了設計要求。

濾波晶體；差接變量器；帶阻濾波器

0 引言

帶阻濾波器的作用與帶通濾波器正好相反，除了對特定的頻率抑制外，同時還需提供頻域寬廣的通頻帶。根據不同的使用要求，帶阻濾波器的電路結構有低通式、高通式、及帶通式等多種網絡形式。所謂帶阻壓電石英晶體濾波器，就是在一個全通橋T型（或等效的格型）網絡的串臂支路并接上一個壓電石英晶體振子，該振子諧振在所需帶阻的頻率上，這樣在遠離晶體頻率的頻帶上，這個網絡就相當于一個全通網絡，而在晶體諧振頻率的附近形成很窄的、有一個衰減極點的阻頻帶，幾個這樣的網絡節鏈接起來，就成為能滿足濾波需要的多塊壓電石英晶體帶阻濾波器。和帶通型晶體濾波器一樣，由于石英晶體具有高Q值和高穩定性的特點，因此晶體帶阻濾波器常用于邊帶型通訊、頻譜分析儀及多路載波機中，對單一頻率或狹窄頻帶進行頻率抑制。

本文所介紹的10.7MHz帶阻型晶體濾波器，就是用于邊帶型通訊機中進行狹窄頻帶抑制的一種中高頻帶阻濾波器。

1 產品的主要技術指標

中心頻率：10.7MHz

插損：插損IL≤3dB

3dB帶阻寬度BW3dB≤±3KHz

帶阻衰減（限波）≥50dB

匹配阻抗：50Ω

工作溫度范圍：-55℃～+85℃

外形尺寸 ：30×20×12（L×W×H）mm2

2 設計原理及電路結構

圖1 10.7MHz帶阻型晶體濾波器的實際電路結構圖

由石英晶體具有高穩定性，所以常用制作帶阻濾波器。帶阻濾波器電路，基本上是在LC網絡中插入壓電晶體諧振器，擾亂LC網絡的通頻特性，而形成帶阻濾波器。帶阻濾波器是在兩個有限截止頻率之間為阻帶，而在兩個截止頻率外側為通帶的濾波器。該帶阻濾波器的相對帶寬值較小，屬帶寬很窄的帶阻濾波器，適宜用窄帶晶體帶阻濾波器來制作。

窄帶晶帶阻體濾波器的設計，也象窄帶帶通晶體濾波器一樣，應找出一種含有高Q值晶體諧振器等效電路的帶阻LC濾波電路，然后用晶體諧振器代替。

對晶體濾波器來說，晶體濾波器來說，阻帶衰減是產品必須達到的重要技術指標。由于單節電路所能實現的頻帶抑制比較狹窄，所以要想實現較高的衰減則需將幾節這樣的電路相串聯。考慮到該產品的阻帶衰減要求為≥50dB，故至少需要將多節這樣的電路相串聯。但該產品外形尺寸相對較小，插損指標高，在確保實現阻帶衰減指標的基礎上，兼顧其他指標要求，我們采用了二節2晶體的格型電路相串聯。10.7MHz帶阻型晶體濾波器的實際電路結構如圖1所示。

3 晶體頻率規格設計

由于晶體在帶阻型濾波器中所起的作用及工作狀態與在帶通型中的相同，故晶體頻率規格的設計與帶通型的相同。晶體頻率點的具體計算按下列近似公式：

按照圖1所示的一節電路共采用2只AT35o20′切基頻晶體，晶體的被回頻率分別為：

濾波器帶寬的實現，對晶體調整頻率的要求不是十分嚴格，晶體被回頻率的誤差完全可通過濾波器的調試予以彌補。故所給出的上述晶體的頻率點是一個大概的參考值，在±500Hz～±1KHz范圍內可進行調整。

4 差接變量器設計

實現端接阻抗匹配的差接變量器的次級調諧電感Lt按下式計算：式中的RL為二節結構濾波器電路的實際特征阻抗，可按下式計算：

式中的L1為由式（10）所定義的濾波晶體的等效動態電感，q1w為濾波器的設計參數（可查表得到）。所計算出的變量器初、次級繞組的匝數與實驗值之間也有一定的調整余地，最終通過試驗確定了匝數值。

變量器采用NXO-100磁環，尺寸Φ7×4×2。

L4:L3=2×20匝：1×22匝。

L5:L6=2×20匝：1×20匝。

5 研制結果

將以上元件、晶體及調諧電容等按圖1電路裝配后，產品在HP8711ET網絡分析儀上調試，其中的主要指標如下所示。

插損IL≤3dB

3dB帶阻寬度BW3dB≤±3KHz

帶阻衰減（限波）≥50dB

等均達到設計規范值，其他各項參數也符合規定。批量產品的各項技術指標均滿足設計要求。10.7MHz帶阻型濾波器產品的實測傳輸曲線如圖2所示。

圖2 10.7MHz帶阻型濾波器產品的實測傳輸曲線

6 結論

濾波器研制中所解決的關鍵技術有二，首先是阻帶寬度的實現。通過實驗發現，濾波器的工作頻率越高，越不易實現窄的阻帶寬度。比如10MHz的帶阻型晶體濾波器產品就不如1MHz產品阻帶寬度做的更窄；其次是傳輸曲線的陡度即矩形系數的實現，這從圖2所示的實測傳輸曲線也可清楚的看出。原因在于阻帶衰減的深度與電路的級數及電路的屏蔽有關，而級數與器件的插損有關。每個指標單獨實現比較容易，但綜合起來這三者之間難以兼顧。

該濾波器阻帶衰減的深度比較容易實現，從圖2所示的曲線可見，大部分產品的帶阻衰減（限波）都達到50dB,超過了用戶提出的設計要求。

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Development of 10.7MHz band blocking quartz crystal filter

Jiao Huiping
(Shaanxi Huaxing Electronic Group Co., Ltd.,Xianyang Shaanxi,712000)

Using the most commonly used lattice circuit in today’s crystal filter design, a new type of high frequency band stop crystal filter for narrow band suppression in communication machines has been successfully designed and developed The main technical indicators: insertion loss is less than or equal to 3dB and 3dB IL band width less than BW3dB 3KHz, stopband attenuation (Xian Bo) is more than 50dB, small size, large processing difficulty etc The results of the design meet the design requirements better

filter crystal; differential receiver; band stop filter