Karakteristike piezoelektričnog filtra

Pregleda: 38 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2018-11-02 Porijeklo: stranica

Raspitajte se

Nakon što električni signal prođe kroz filtar, ne samo da se njegova amplituda mijenja s frekvencijom, već se i njegova faza mijenja s frekvencijom. Kako bi se razumio učinak filtra na radno stanje kruga nakon uključivanja kruga, potrebno je proučiti tri karakteristike filtra, naime karakteristiku impedancije, karakteristiku prigušenja i faznu karakteristiku.

Karakteristike impedancije piezoelektrične keramike su ulazna i izlazna impedancija. Filtar je uređaj spojen na mrežu s četiri priključka i ulaz filtera. Signal se prenosi na filter i smatra se izvorom signala. Unutarnji otpor je Zi; uređaj spojen na izlaz filtra, izlaz prijemnog filtra. Signal, koji se smatra opterećenjem, ima impedanciju ZL; i Zi i ZL su završna impedancija filtra.

Karakteristična impedancija

Kada se impedancije završetka Zi i ZL piezoelektrične keramike mijenjaju, njezine ulazne i izlazne impedancije Z i Z također se mijenjaju, što utječe na radno stanje filtra. Za filtar, može završiti jedinstvenu impedanciju završetka na svakom kraju. Ova impedancija omogućuje da ulazna impedancija na kraju studije bude točno jednaka impedanciji opterećenja na tom kraju. Ova karakteristična impedancija je karakteristična impedancija filtra. Karakteristična impedancija povezana je s strukturom i parametrima samog filtra, a također i s frekvencijom ulaznog signala. Stoga za određeni filtar to nije fiksna vrijednost, već je neovisna o impedanciji završetka. Ako je konačna impedancija filtra jednaka njegovoj karakterističnoj impedanciji, filtar će imati najbolje radne uvjete. Ovaj spoj se naziva odgovarajući spoj filtra. Budući da je karakteristična impedancija ovisna o frekvenciji, nemoguće je napraviti savršeno podudaranje. Kada je završna impedancija od P-41 materijal pizoelektrična keramika jednaka je njegovoj karakterističnoj impedanciji, ulazna impedancija gledano s drugog kraja jednaka je karakterističnoj impedanciji tog kraja.

Karakteristika prigušenja

Što se tiče karakteristike prigušenja ili karakteristike gubitka, ona odražava prigušenje signala filtrom za različite frekvencije ili sposobnost filtra da izabere različite frekvencijske signale. Karakteristika je proizvodnja piezoelektrične keramike u funkciji frekvencije naziva se karakteristika prigušenja filtra. Prigušenje filtra može se podijeliti na gubitak prijenosa, prigušenje smetnji (uneseni gubitak) i prigušenje rada. U korištenju i mjerenju filtara najčešće je interventno prigušenje.

Fazne karakteristike i karakteristike faznog pomaka

Električni signal prolazi kroz filtar ne samo svojom amplitudom već i svojom fazom. Promjena faze uzrokovana filtrom nije povezana samo s frekvencijom, već i sa strukturom i parametrima filtra. Karakteristika faze uzrokovana filtrom kao funkcija frekvencije naziva se fazna karakteristika. Karakteristika da fazna razlika varira s frekvencijom naziva se karakteristika faznog pomaka. Za određenu karakteristiku prigušenja postoji fazna karakteristika koja joj odgovara. Za interventno prigušenje postoji interventni fazni pomak, to jest, napon (struja) na opterećenju ima faznu promjenu prije i nakon umetanja filtra. Za prigušenje prijenosa postoji fazni pomak prijenosa, tj. prijenosni signal filtra ima fazni pomak u odnosu na ulazni signal. Budući da izlazni signal filtra ima vremensko kašnjenje u odnosu na ulazni, to se naziva kašnjenje. Kašnjenje je također funkcija frekvencije.

Princip rada i električna svojstva piezoelektričnih keramičkih filtara

Načelo PZT5 materijal piezo diskova je da je piezoelektrični keramički filtar dizajniran korištenjem rezonantnih karakteristika piezoelektričnog keramičkog vibratora. Kada je piezoelektrični keramički vibrator spojen u seriju između izvora signala i opterećenja ZL, ima karakteristike prigušenja prikazane na sljedećoj slici.

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

Kao što se može vidjeti sa slike, kada je frekvencija signala blizu rezonantne frekvencije keramičkog oscilatora, njegova impedancija je najmanja, izlazni signal je najveći ili signal ima najmanje prigušenje. Dakle, monolitni keramički vibrator ima svojstvo filtriranja, što je ekvivalentno filtru s 2 terminala. Iako monolitni piezoelektrični keramički vibratori imaju svojstva filtriranja, karakteristike prigušenja su loše i često ne zadovoljavaju zahtjeve za upotrebu. Da bi se dobio filtar s dobrim učinkom, potrebno je na određeni način kombinirati piezoelektrične vibratore.

Projektiranje i proračun piezoelektričnog keramičkog filtra

Izračun dizajna piezo keramičkog filtra temelji se na indeksu učinkovitosti danog filtra, kao što je središnja frekvencija f0, širina pojasa Δf, pravokutni koeficijent K, uneseni gubitak Bon, obrambeni stupanj Bz, impedancija prilagodbe Z i elektromehanički odabir piezo keramičkog materijala teorijskim proračunom. Koeficijent sprege, način vibracije, geometrija vibratora i broj čvorova i struktura filtra stvaraju filtar koji zadovoljava zahtjeve performansi. Metoda dizajna filtra može se općenito podijeliti u dvije vrste: metoda analize i sveobuhvatna metoda. Obje metode imaju svoje prednosti i moraju se primijeniti u određenim situacijama. Generalizirane metode općenito se koriste za uskopojasne filtre s propusnostima manjim od 2%, dok su visokopropusni niskopropusni filtri i filtri veće propusnosti obično dizajnirani korištenjem analitike. Uzimajući T-filtar kao primjer za ilustraciju koraka izračuna analitičkog dizajna. Poznati uvjeti za izračun dizajna općenito su središnja frekvencija f0, širina pojasa Δf, pravokutni koeficijent K, obrambeni pojas zaustavljanja (ili prigušenje u pojasu zaustavljanja), prilagodba impedancije i stabilnost. Završni zahtjevi za dizajn:

1) Svojstva materijala: frekvencijski koeficijent temperature, relativna dielektrična konstanta, koeficijent elektromehaničke sprege i piezoelektrični koeficijent porculana
2) Veličina vibratora: način vibracije vibratora, veličina strukture
3) Broj sekcija filtera i broj vibratora