有源窄带晶体滤波器

有源窄带晶体滤波器 国营前锋无线电仪器厂 向天明 1. 概述 在无线电测量仪器、通讯设备、遥控遥测及其他无线电设备中，常常需要通带非常窄的带通滤波器，它对于提高这些无线电测量仪器和设备的性能起着极为重要的作用。这些滤波器要求其频率从数千赫到数十千兆赫，相对带宽小到目前为止0.1%-0.01%,有的要求宽带为几十赫，甚至 1赫。 能完成上述要求的窄带滤波器，有机械滤波器（包括音叉滤波器、音片滤波器、棒状或圆片状滤波器），陶瓷滤波器和晶体滤波器。概况地说，音片、音叉滤波器适用于 20KHZ以下；圆片、棒状滤波器适用于 600KHZ以下；陶瓷滤波器、晶体滤波器适用以上所有的频率，但晶体滤波器的 Q值远较陶瓷滤波器高，能实现更窄的带宽。 本文介绍一种新型的滤波器－－有源窄带晶体滤波器，可达到上述要求，有比无源晶体滤波器更窄的带宽。无论是有源或是无源晶体滤波器都采用晶体谐振器作谐振元件。无源晶体滤波器要求晶体谐振器（以下称做谐振器或晶体）的等效电感Lm很严，难以做到。然而有源晶体滤波器要求谐振器的 Lm不严格，只较严格地要求 Co，易于生产。 2. 基本原理 众所周知，一块单晶体谐振器具有等效电感 Lm、等效电容 Cm、等效损耗电阻rm、和结构电容 Co。 如果省掉 rm，可以视为理想的三元件二端网路，那么它有一个串联谐振频率 fO和一个并联谐振频率的 fr。将一块谐振器串联在两级放大器之间，利用它的串联谐振特性，获得一个通带很窄的选择放大器、其中心 fO而定，通带宽度决定于谐振器的 Q值。这种串联晶体的选择放大器叫做有源晶体滤波器，然而它的阻带衰减特性差。这种选择放大器特性差的主要原因是由于谐振器的结构电容 CO所致，因为阻带频率信号可以通过 CO由第一级放大器直接藕合到第二级、频率较高时更为重要。为了克服这一缺点，则希望设置另一通路，以获得与此衰减较大的衰减特性。这就是我们研制的有源晶体滤波器，其典型线路如图 1所示。 图一中 BG1是一个倒相器，调整射极的电位器 R2、便可以使它的射极与集电极的电压相位差 180度幅度相等。X1、X2是两频相近的晶体谐振器，加在它们上面的幅度相等、相位相反的电压，分别形成如图 1所士电流 IX1和 IX2。实际上可以看成一个加法器。由于在晶体谐振器的串联谐振频率点两边具有不同性质的阻抗（低频段为容抗，高频段为感抗），又加有幅度相等，相位相反的电压，故在它们串联谐振点附近两晶体谐振器的阻抗性质相反，则流经 BG...