Karakteristika for piezoelektrisk filter

Visninger: 38 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 2018-11-02 Oprindelse: websted

Spørge

Efter at det elektriske signal passerer gennem filteret, ændres ikke kun dets amplitude med frekvensen, men også dets fase ændres med frekvensen. For at forstå effekten af filteret på kredsløbets driftstilstand, efter at kredsløbet er involveret, er det nødvendigt at studere filterets tre karakteristika, nemlig impedanskarakteristikken, dæmpningskarakteristikken og fasekarakteristikken.

Impedanskarakteristika for piezoelektrisk keramik er indgangsimpedans og udgangsimpedans. Filteret er en enhed, der er forbundet til netværket med fire terminaler og filterets indgang. Signalet sendes til filteret og betragtes som signalkilden. Den indre modstand er Zi; enheden forbundet til filterets udgang, udgangen af det modtagende filter. Signalet, betragtet som en belastning, har en impedans på ZL; både Zi og ZL er filterets termineringsimpedans.

Karakteristisk impedans

Når termineringsimpedanserne Zi og ZL af det piezoelektriske keramiske materiale ændres, ændres dets indgangs- og udgangsimpedanser Z og Z også, hvilket påvirker filterets arbejdstilstand. For et filter kan det afslutte en unik termineringsimpedans i hver ende. Denne impedans gør det muligt for indgangsimpedansen ved afslutningen af undersøgelsen at være nøjagtigt lig med belastningsimpedansen i den ende. Denne karakteristiske impedans er filterets karakteristiske impedans. Den karakteristiske impedans er relateret til strukturen og parametrene for selve filteret, og også til frekvensen af indgangssignalet. For et bestemt filter er det derfor ikke en fast værdi, men den er uafhængig af termineringsimpedansen. Hvis filterets slutimpedans er lig med dets karakteristiske impedans, vil filteret få den bedste driftstilstand. Denne forbindelse kaldes filterets matchende forbindelse. Da den karakteristiske impedans er frekvensafhængig, er det umuligt at lave et perfekt match. Når termineringsimpedansen på P-41 materiale pizoelektrisk keramik er lig med dens karakteristiske impedans, indgangsimpedansen set fra den anden ende er lig med den karakteristiske impedans af den ende.

Dæmpningskarakteristik

Om dæmpningskarakteristikken eller tabskarakteristikken afspejler det dæmpningen af signalet af filteret for forskellige frekvenser eller filterets evne til at vælge forskellige frekvenssignaler. Det karakteristiske ved Fremstilling af piezoelektrisk keramik som funktion af frekvens kaldes filterets dæmpningskarakteristik. Filtrets dæmpning kan opdeles i transmissionstab, interferensdæmpning (indføringstab) og arbejdsdæmpning. Ved brug og måling af filtre er den mest almindelige interventionsdæmpning.

Fasekarakteristika og faseforskydningskarakteristika

Det elektriske signal passerer gennem filteret ikke kun med dets amplitude, men også med dets fase. Faseændringen forårsaget af filteret er ikke kun relateret til frekvensen, men også til filterets struktur og parametre. Karakteristikken for fasen forårsaget af filteret som funktion af frekvensen kaldes fasekarakteristikken. Karakteristikken, at faseforskellen varierer med frekvensen, kaldes faseforskydningskarakteristikken. For en vis dæmpningskarakteristik er der en fasekarakteristik, der svarer hertil. For den interventionelle dæmpning er der en mellemliggende faseforskydning, det vil sige, at spændingen (strømmen) på belastningen har en faseændring før og efter filteret er indskudt. Til transmissionsdæmpning er der en transmissionsfaseforskydning, dvs. filterets transmissionssignal har en faseforskydning i forhold til indgangssignalet. Da filterets udgangssignal har en tidsforsinkelse i forhold til indgangen, omtales det som forsinkelse. Forsinkelsen er også en funktion af frekvensen.

Principper og elektriske egenskaber for piezoelektriske keramiske filtre

Princippet om PZT5 materiale piezo diske er, at det piezoelektriske keramiske filter er designet ved at udnytte resonansegenskaberne for den piezoelektriske keramiske vibrator. Når en piezoelektrisk keramisk vibrator er forbundet i serie mellem signalkilden og belastningen ZL, har den dæmpningsegenskaberne vist i den følgende figur.

$AS5JI%BU3[_[FI{3U}{GX5L$

Som det kan ses af figuren, når signalfrekvensen er tæt på den keramiske oscillatorens resonansfrekvens, er dens impedans den mindste, udgangssignalet er den største, eller signalet har den mindste dæmpning. Så en monolitisk keramisk vibrator har egenskaben til at filtrere, hvilket svarer til et 2-polet filter. Selvom monolitiske piezoelektriske keramiske vibratorer har filtrerende egenskaber, er dæmpningsegenskaberne dårlige og opfylder ofte ikke kravene til brug. For at opnå et filter med god ydeevne er det nødvendigt at kombinere de piezoelektriske vibratorer på en bestemt måde.

Design og beregning af piezoelektrisk keramisk filter

Designberegningen af det piezokeramiske filter er baseret på ydeevneindekset for et givet filter, såsom centerfrekvensen f0, båndbreddenΔf, den rektangulære koefficient K, indføringstabet Bon, den defensive grad Bz, matchende impedans Z og det elektromekaniske valg af det piezokeramiske materiale ved teoretisk beregning. Koblingskoefficienten, vibrationstilstanden, vibratorens geometri og antallet af noder og filterets struktur skaber et filter, der opfylder ydeevnekravene. Filterets designmetode kan generelt opdeles i to typer: analysemetode og omfattende metode. Begge metoder har deres egne fordele og skal anvendes i specifikke situationer. Generaliserede metoder bruges generelt til smalbåndsfiltre med båndbredder mindre end 2 %, mens højpas-lavpas- og større båndbreddefiltre typisk er designet ved hjælp af analytics.Tag T-filteret som eksempel for at illustrere beregningstrinnene i det analytiske design. De kendte betingelser for designberegning er generelt centerfrekvens f0, båndbredde-defensivt bånd, stop-bånd, rektangulært Δf, dæmpning), matchende impedans og stabilitet. Endelige krav til design:

1) Materialeegenskaber: frekvenskoefficient for temperatur, relativ dielektrisk konstant, elektromekanisk koblingskoefficient og piezoelektrisk koefficient for porcelæn
2) Vibratorstørrelse: vibratorvibrationstilstand, strukturstørrelse
3) Antal filtersektioner og antal vibratorer