Egenskaper til piezoelektrisk filter

Visninger: 38 Forfatter: Nettstedredaktør Publiseringstidspunkt: 2018-11-02 Opprinnelse: nettsted

Spørre

Etter at det elektriske signalet passerer gjennom filteret, endres ikke bare amplituden med frekvensen, men også fasen endres med frekvensen. For å forstå effekten av filteret på driftstilstanden til kretsen etter at kretsen er involvert, er det nødvendig å studere de tre egenskapene til filteret, nemlig impedanskarakteristikk, dempningskarakteristikk og fasekarakteristikk.

Impedansegenskapene til piezoelektrisk keramikk er inngangsimpedans og utgangsimpedans. Filteret er en enhet koblet til fireterminalnettverket og inngangen til filteret. Signalet sendes til filteret og regnes som signalkilden. Den indre motstanden er Zi; enheten koblet til utgangen til filteret, utgangen til mottaksfilteret. Signalet, betraktet som en last, har en impedans på ZL; både Zi og ZL er termineringsimpedansen til filteret.

Karakteristisk impedans

Når termineringsimpedansene Zi og ZL til den piezoelektriske keramikken endres, endres også inngangs- og utgangsimpedansene Z og Z, noe som påvirker filterets arbeidstilstand. For et filter kan det terminere en unik termineringsimpedans i hver ende. Denne impedansen gjør at inngangsimpedansen ved slutten av studien er nøyaktig lik lastimpedansen ved den enden. Denne karakteristiske impedansen er den karakteristiske impedansen til filteret. Den karakteristiske impedansen er relatert til strukturen og parametrene til selve filteret, og også til frekvensen til inngangssignalet. For et bestemt filter er det derfor ikke en fast verdi, men den er uavhengig av termineringsimpedansen. Hvis den endelige impedansen til filteret er lik dets karakteristiske impedans, vil filteret få den beste driftstilstanden. Denne tilkoblingen kalles den matchende tilkoblingen til filteret. Siden den karakteristiske impedansen er frekvensavhengig, er det umulig å lage en perfekt match. Når termineringsimpedansen på P-41-materiale pizoelektrisk keramikk er lik dens karakteristiske impedans, inngangsimpedansen sett fra den andre enden er lik den karakteristiske impedansen til den enden.

Dempningskarakteristikk

Om dempningskarakteristikken eller tapskarakteristikken, reflekterer den dempningen av signalet av filteret for forskjellige frekvenser, eller filterets evne til å velge forskjellige frekvenssignaler. Det karakteristiske ved piezoelektrisk keramikkproduksjon som en funksjon av frekvens kalles filterets dempningskarakteristikk. Dempingen av filteret kan deles inn i overføringstap, interferensdempning (innsettingstap) og arbeidsdempning. Ved bruk og måling av filtre er den mest vanlige intervensjonsdempningen.

Fasekarakteristikk og faseforskyvningskarakteristikk

Det elektriske signalet passerer gjennom filteret ikke bare med sin amplitude, men også med sin fase. Faseendringen forårsaket av filteret er ikke bare relatert til frekvens, men også til strukturen og parametrene til filteret. Karakteristikken til fasen forårsaket av filteret som funksjon av frekvens kalles fasekarakteristikken. Karakteristikken at faseforskjellen varierer med frekvensen kalles faseforskyvningskarakteristikken. For en viss dempningskarakteristikk er det en fasekarakteristikk som tilsvarer denne. For den intervensjonelle dempningen er det en mellomliggende faseforskyvning, det vil si at spenningen (strømmen) på lasten har en faseendring før og etter at filteret er satt inn. For overføringsdempning er det en overføringsfaseforskyvning, dvs. at overføringssignalet til filteret har en faseforskyvning i forhold til inngangssignalet. Siden utgangssignalet til filteret har en tidsforsinkelse i forhold til inngangen, blir det referert til som forsinkelse. Forsinkelsen er også en funksjon av frekvensen.

Prinsipp og elektriske egenskaper for piezoelektriske keramiske filtre

Prinsippet om PZT5-materiale piezo-skiver er at det piezoelektriske keramiske filteret er designet ved å utnytte resonansegenskapene til den piezoelektriske keramiske vibratoren. Når en piezoelektrisk keramisk vibrator er koblet i serie mellom signalkilden og belastningen ZL, har den dempningsegenskapene vist i følgende figur.

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

Som det kan sees av figuren, når signalfrekvensen er nær resonansfrekvensen til den keramiske oscillatoren, er impedansen dens minste, utgangssignalet er størst, eller signalet har minst dempning. Så en monolitisk keramisk vibrator har egenskapen til å filtrere, som tilsvarer et 2-polet filter. Selv om monolittiske piezoelektriske keramiske vibratorer har filtrerende egenskaper, er dempningsegenskapene dårlige og oppfyller ofte ikke kravene til bruk. For å få et filter med god ytelse, er det nødvendig å kombinere de piezoelektriske vibratorene på en bestemt måte.

Design og beregning av piezoelektrisk keramisk filter

Designberegningen av det piezokeramiske filteret er basert på ytelsesindeksen til et gitt filter, slik som senterfrekvensen f0, båndbreddenΔf, den rektangulære koeffisienten K, innsettingstapet Bon, den defensive graden Bz, matchende impedans Z, og det elektromekaniske valget av det piezokeramiske materialet ved teoretisk beregning. Koblingskoeffisienten, vibrasjonsmodusen, geometrien til vibratoren, og antall noder og strukturen til filteret skaper et filter som oppfyller ytelseskravene. Designmetoden til filteret kan generelt deles inn i to typer: analysemetode og omfattende metode. Begge metodene har sine egne fordeler og må brukes i spesifikke situasjoner. Generaliserte metoder brukes vanligvis for smalbåndsfiltre med båndbredder mindre enn 2 %, mens høypass-lavpass- og større båndbreddefiltre vanligvis utformes ved bruk av analytics.Ta T-filteret som et eksempel for å illustrere beregningstrinnene til den analytiske utformingen. De kjente betingelsene for designberegning er generelt senterfrekvens f0, båndbredde-defensiv Δf, stoppbånd, rektangulært bånd. demping), matchende impedans og stabilitet. Endelige krav til design:

1) Materialegenskaper: frekvenskoeffisient for temperatur, relativ dielektrisk konstant, elektromekanisk koblingskoeffisient og piezoelektrisk koeffisient for porselen
2) Vibratorstørrelse: vibratorvibrasjonsmodus, strukturstørrelse
3) Antall filterseksjoner og antall vibratorer