Egenskaper för piezoelektriskt filter

Visningar: 38 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2018-11-02 Ursprung: Plats

Fråga

Efter att den elektriska signalen passerar genom filtret ändras inte bara dess amplitud med frekvensen, utan också dess fasförändringar med frekvensen. För att förstå effekten av filtret på kretsens drifttillstånd efter att kretsen är involverad, är det nödvändigt att studera filtrets tre egenskaper, nämligen impedanskarakteristiken, dämpningskarakteristiken och faskarakteristiken.

Impedansegenskaper hos piezoelektrisk keramik är ingångsimpedans och utgångsimpedans. Filtret är en enhet ansluten till nätverket med fyra terminaler och filtrets ingång. Signalen sänds till filtret och betraktas som signalkällan. Det inre motståndet är Zi; enheten ansluten till filtrets utgång, utgången från det mottagande filtret. Signalen, betraktad som en belastning, har en impedans på ZL; både Zi och ZL är filtrets termineringsimpedans.

Karakteristisk impedans

När termineringsimpedanserna Zi och ZL för den piezoelektriska keramen ändras, ändras också dess ingångs- och utgångsimpedanser Z och Z, vilket påverkar filtrets arbetstillstånd. För ett filter kan det avsluta en unik termineringsimpedans i varje ände. Denna impedans gör att ingångsimpedansen i slutet av studien är exakt lika med belastningsimpedansen vid den änden. Denna karakteristiska impedans är den karakteristiska impedansen för filtret. Den karakteristiska impedansen är relaterad till strukturen och parametrarna för själva filtret, och även till ingångssignalens frekvens. För ett visst filter är det därför inte ett fast värde, utan det är oberoende av termineringsimpedansen. Om filtrets slutimpedans är lika med dess karakteristiska impedans, kommer filtret att få det bästa arbetsförhållandet. Denna anslutning kallas filtrets matchande anslutning. Eftersom den karakteristiska impedansen är frekvensberoende är det omöjligt att göra en perfekt matchning. När termineringsimpedansen för P-41 material pizoelektrisk keramik är lika med dess karakteristiska impedans, ingångsimpedansen sett från den andra änden är lika med den karakteristiska impedansen för den änden.

Dämpningsegenskaper

Om dämpningskarakteristiken eller förlustkarakteristiken återspeglar det dämpningen av signalen av filtret för olika frekvenser, eller filtrets förmåga att välja olika frekvenssignaler. Egenskapen för Tillverkning av piezoelektrisk keramik som en funktion av frekvensen kallas för filtrets dämpningsegenskaper. Filtrets dämpning kan delas in i transmissionsförlust, interferensdämpning (insättningsförlust) och arbetsdämpning. Vid användning och mätning av filter är den vanligaste interventionsdämpningen.

Faskarakteristika och fasförskjutningsegenskaper

Den elektriska signalen passerar genom filtret inte bara med sin amplitud utan också med sin fas. Fasändringen som orsakas av filtret är inte bara relaterad till frekvensen, utan också till filtrets struktur och parametrar. Karakteristiken för fasen som orsakas av filtret som en funktion av frekvensen kallas faskarakteristiken. Karakteristiken att fasskillnaden varierar med frekvensen kallas för fasskiftskarakteristiken. För en viss dämpningskaraktäristik finns en faskarakteristik motsvarande denna. För den interventionella dämpningen finns det en mellanliggande fasförskjutning, det vill säga att spänningen (strömmen) på lasten har en fasförändring före och efter att filtret är placerat. För transmissionsdämpning finns en transmissionsfasförskjutning, dvs. filtrets transmissionssignal har en fasförskjutning i förhållande till insignalen. Eftersom utsignalen från filtret har en tidsfördröjning i förhållande till ingången, kallas den fördröjning. Fördröjningen är också en funktion av frekvensen.

Principer och elektriska egenskaper hos piezoelektriska keramiska filter

Principen för PZT5 material piezoskivor är att det piezoelektriska keramiska filtret är utformat genom att använda resonansegenskaperna hos den piezoelektriska keramiska vibratorn. När en piezoelektrisk keramisk vibrator ansluts i serie mellan signalkällan och belastningen ZL, har den dämpningsegenskaperna som visas i följande figur.

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

Som framgår av figuren, när signalfrekvensen är nära resonansfrekvensen för den keramiska oscillatorn, är dess impedans den minsta, utsignalen är den största eller signalen har den minsta dämpningen. Så en monolitisk keramisk vibrator har egenskapen att filtrera, vilket motsvarar ett 2-polfilter. Även om monolitiska piezoelektriska keramiska vibratorer har filtreringsegenskaper, är dämpningsegenskaperna dåliga och uppfyller ofta inte kraven för användning. För att få ett filter med bra prestanda är det nödvändigt att kombinera de piezoelektriska vibratorerna på ett visst sätt.

Design och beräkning av piezoelektriskt keramiskt filter

Designberäkningen av det piezokeramiska filtret baseras på prestandaindexet för ett givet filter, såsom mittfrekvensen f0, bandbreddenΔf, den rektangulära koefficienten K, insättningsförlusten Bon, den defensiva graden Bz, matchningsimpedansen Z och det elektromekaniska valet av det piezokeramiska materialet genom teoretisk beräkning. Kopplingskoefficienten, vibrationsläget, vibratorns geometri och antalet noder och filtrets struktur skapar ett filter som uppfyller prestandakraven. Filtrets designmetod kan generellt delas in i två typer: analysmetod och omfattande metod. Båda metoderna har sina egna fördelar och måste tillämpas i specifika situationer. Generaliserade metoder används i allmänhet för smalbandsfilter med bandbredder mindre än 2 %, medan högpass-lågpass- och större bandbreddsfilter vanligtvis utformas med hjälp av analytics. Med T-filtret som ett exempel för att illustrera beräkningsstegen för den analytiska designen. De kända villkoren för designberäkning är i allmänhet centrumfrekvens f0, bandbreddsförsvarskoefficient K, (stoppband rektangulärt Δf, dämpning), matchande impedans och stabilitet. Slutliga krav för design:

1) Materialegenskaper: temperaturfrekvenskoefficient, relativ dielektricitetskonstant, elektromekanisk kopplingskoefficient och piezoelektrisk koefficient för porslin
2) Vibratorstorlek: vibratorvibrationsläge, strukturstorlek
3) Antal filtersektioner och antal vibratorer