Kenmerken van piëzo-elektrisch filter

Aantal keren bekeken: 38 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 02-11-2018 Herkomst: Locatie

Informeer

Nadat het elektrische signaal door het filter is gegaan, verandert niet alleen de amplitude ervan met de frequentie, maar verandert ook de fase met de frequentie. Om het effect van het filter op de bedrijfstoestand van het circuit te begrijpen nadat het circuit is betrokken, is het noodzakelijk om de drie karakteristieken van het filter te bestuderen, namelijk de impedantiekarakteristiek, de verzwakkingskarakteristiek en de fasekarakteristiek.

Impedantiekarakteristieken van piëzo-elektrische keramiek zijn ingangsimpedantie en uitgangsimpedantie. Het filter is een apparaat dat is aangesloten op het vierterminalnetwerk en de ingang van het filter. Het signaal wordt naar het filter verzonden en wordt beschouwd als de signaalbron. De interne weerstand is Zi; het apparaat dat is aangesloten op de uitgang van het filter, de uitgang van het ontvangende filter. Het signaal, beschouwd als een belasting, heeft een impedantie van ZL; zowel Zi als ZL zijn de afsluitimpedantie van het filter.

Karakteristieke impedantie

Wanneer de afsluitimpedanties Zi en ZL van de piëzo-elektrische keramiek veranderen, veranderen ook de ingangs- en uitgangsimpedanties Z en Z, wat de werkstatus van het filter beïnvloedt. Voor een filter kan het aan elk uiteinde een unieke afsluitimpedantie afsluiten. Deze impedantie maakt het mogelijk dat de ingangsimpedantie aan het einde van het onderzoek exact gelijk is aan de belastingsimpedantie aan dat einde. Deze karakteristieke impedantie is de karakteristieke impedantie van het filter. De karakteristieke impedantie houdt verband met de structuur en parameters van het filter zelf, en ook met de frequentie van het ingangssignaal. Daarom is dit voor een bepaald filter geen vaste waarde, maar is deze onafhankelijk van de afsluitimpedantie. Als de uiteindelijke impedantie van het filter gelijk is aan de karakteristieke impedantie, krijgt het filter de beste werkingscondities. Deze verbinding wordt de passende aansluiting van het filter genoemd. Omdat de karakteristieke impedantie frequentieafhankelijk is, is het onmogelijk om een perfecte match te maken. Wanneer de afsluitimpedantie van P-41 materiaal pizo-elektrische keramiek is gelijk aan de karakteristieke impedantie, de ingangsimpedantie gezien vanaf het andere uiteinde is gelijk aan de karakteristieke impedantie van dat uiteinde.

Demping karakteristiek

Over de verzwakkingskarakteristiek of de verlieskarakteristiek: het weerspiegelt de verzwakking van het signaal door het filter voor verschillende frequenties, of het vermogen van het filter om verschillende frequentiesignalen te selecteren. Het kenmerk van de De productie van piëzo-elektrische keramiek als functie van de frequentie wordt de verzwakkingskarakteristiek van het filter genoemd. De verzwakking van het filter kan worden onderverdeeld in transmissieverlies, interferentiedemping (insertieverlies) en werkverzwakking. Bij het gebruik en het meten van filters is de interventionele verzwakking de meest voorkomende.

Fasekarakteristieken en faseverschuivingskarakteristieken

Het elektrische signaal passeert het filter niet alleen met zijn amplitude, maar ook met zijn fase. De door het filter veroorzaakte faseverandering houdt niet alleen verband met de frequentie, maar ook met de structuur en parameters van het filter. De karakteristiek van de fase die door het filter wordt veroorzaakt als functie van de frequentie wordt de fasekarakteristiek genoemd. De eigenschap dat het faseverschil varieert met de frequentie wordt de faseverschuivingskarakteristiek genoemd. Voor een bepaalde dempingskarakteristiek bestaat er een daarmee corresponderende fasekarakteristiek. Voor de interventionele verzwakking is er een tussenliggende faseverschuiving, dat wil zeggen dat de spanning (stroom) op de belasting een faseverandering ondergaat vóór en nadat het filter wordt geplaatst. Bij transmissieverzwakking is er sprake van een transmissiefaseverschuiving, dat wil zeggen dat het transmissiesignaal van het filter een faseverschuiving heeft ten opzichte van het ingangssignaal. Omdat het uitgangssignaal van het filter een tijdsvertraging heeft ten opzichte van de ingang, wordt dit vertraging genoemd. De vertraging is ook een functie van de frequentie.

Principe en elektrische kenmerken van piëzo-elektrische keramische filters

Het principe van de PZT5-materiaal piëzoschijven zijn dat het piëzo-elektrische keramische filter is ontworpen door gebruik te maken van de resonantie-eigenschappen van de piëzo-elektrische keramische vibrator. Wanneer een piëzo-elektrische keramische vibrator in serie is aangesloten tussen de signaalbron en de belasting ZL, heeft deze de dempingskarakteristieken weergegeven in de volgende afbeelding.

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

Zoals uit de figuur blijkt, is de impedantie het kleinst, wanneer de signaalfrequentie dichtbij de resonantiefrequentie van de keramische oscillator ligt, het uitgangssignaal het grootst, of heeft het signaal de minste verzwakking. Een monolithische keramische vibrator heeft dus de eigenschap van filtering, wat overeenkomt met een filter met 2 aansluitingen. Hoewel monolithische piëzo-elektrische keramische vibrators filtereigenschappen hebben, zijn de dempingseigenschappen slecht en voldoen ze vaak niet aan de gebruikseisen. Om een filter met goede prestaties te verkrijgen, is het noodzakelijk om de piëzo-elektrische vibrators op een bepaalde manier te combineren.

Ontwerp en berekening van een piëzo-elektrisch keramisch filter

De ontwerpberekening van het piëzo-keramische filter is gebaseerd op de prestatie-index van een bepaald filter, zoals de middenfrequentie f0, de bandbreedte Af, de rechthoekige coëfficiënt K, het invoegverlies Bon, de defensieve graad Bz, de bijpassende impedantie Z, en de elektromechanische selectie van het piëzo-keramische materiaal door theoretische berekening. De koppelingscoëfficiënt, de trillingsmodus, de geometrie van de vibrator en het aantal knooppunten en structuur van het filter creëren een filter dat aan de prestatie-eisen voldoet. De ontwerpmethode van het filter kan over het algemeen in twee typen worden verdeeld: analysemethode en uitgebreide methode. Beide methoden hebben hun eigen voordelen en moeten in specifieke situaties worden toegepast. Gegeneraliseerde methoden worden over het algemeen gebruikt voor smalbandfilters met bandbreedtes van minder dan 2%, terwijl hoogdoorlaat-laagdoorlaatfilters en filters met grotere bandbreedte doorgaans worden ontworpen met behulp van analyses. We nemen het T-filter als voorbeeld om de berekeningsstappen van het analytische ontwerp te illustreren. De bekende voorwaarden voor ontwerpberekening zijn over het algemeen middenfrequentie f0, bandbreedte Δf, rechthoekige coëfficiënt K, stopband-verdediging (of stopband-verzwakking), matching-impedantie en stabiliteit. Eindeisen ontwerp:

1) Materiaaleigenschappen: frequentiecoëfficiënt van temperatuur, relatieve diëlektrische constante, elektromechanische koppelingscoëfficiënt en piëzo-elektrische coëfficiënt van porselein
2) Trilgrootte: vibratortrillingsmodus, structuurgrootte
3) Aantal filtersecties en aantal vibrators