集中选频放大器(陶瓷滤波器)教案.

三、集中滤波器

1．陶瓷滤波器

陶瓷滤波器是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的。把这种材料制成片状，经过直流高压极化后，它具有压电效应。所谓压电效应，就是指当陶瓷片受到机械力的作用而发生形变时，陶瓷片内将产生一定的电场，且它的两面出现与形变大小成正比的符号相反、数量相等的电荷；反之，若在陶瓷片两面之间加一定的电场，就会产生与电场强度成正比的机械形变。因此，如果在陶瓷片的两面加一高频交流电压，就会产生机械形变振动，同时机械形变振动又会产生交变电场，即同时产生机械振动和电振荡。当外加高频电压信号的频率等于陶瓷片的固有振动频率时，将产生谐振，此时机械振动最强，相应的陶瓷片两面所产生的电荷量最大，外电路的电流也最大。总之，陶瓷片具有串联谐振特性，可用它来制作滤波器。

陶瓷滤波器的工作频率可从几百千赫到几百兆赫，带宽可以做得很窄，其等效Q 值约为几百，它具有体积小、成本低、耐热耐湿性好、受外界条件影响小等优点。已广泛用于接收机中，如收音机的中放、电视机的伴音中放等。陶瓷滤波器的不足之处是频率特性的一致性较差，通频带不够宽等。

(1)二端陶瓷滤波器

二端陶瓷滤波器也称为陶瓷谐振器，其结构、符号、等效电路如图2-2-4所示，其电抗特性曲线如图2-2-5所示。

C L C R o

1

11

(b)

(c)

.............................................................涂银面

陶瓷片(a)

.....

........................

..

.

(a)结构 (b)符号 (c)等效电路

图2-2-4 两端陶瓷滤波器

由图可知串联支路的串联谐振频率

1

121C L f q π=

(2-2-1)

整个陶瓷滤波器的并联谐振频率

C

L f p 121π=

(2-2-2)

式中，C 为C 1和C ０串联后的总电容值。

当信号频率ff p时陶瓷片又相当于一个

电容。

图2-2-5 电抗特性曲线

(2)四端陶瓷滤波器

两端陶瓷滤波器的通频带较窄、选择性较差。为此，可将不同谐振频率的陶瓷片进行组

合连接，就得到性能接近理想的四端陶瓷滤波器，如图2-2-6所示。

L

(a)(b)

(a)由两个陶瓷片构成 (b)由五个陶瓷片构成

图2-2-6 四端陶瓷滤波器

以图2-2-6(a)所示的二振子四端陶瓷滤波器为例，将L1、L2一串一并置于电路中，适当选择其频率，可得到较理想的滤波特性。如要求滤波器通过（465±5）kHz的信号，可使L1的串联谐振频率f q1＝465kHz，并联谐振频率f p1＝（465+5）kHz；使L2的并联谐振频率f p2＝465kHz，串联谐振频率f q2＝(462-5)k Hz。这样对465kHz的信号，L1串联谐振呈低阻抗状态，而L2并联谐振而呈高阻状态，故信号不会受衰减和分流而直接通过滤波器。而对（465+5）kHz的信号，L1并联谐振呈高阻状态，使信号强烈衰减而不能通过；对（462-5）kHz的信号，L2因串联谐振而呈低阻状态，故L2对其信号的分流作用很大，使输出端对（462-5）kHz信号为短路状态而无法输出。这就使电路具有了很好的带通和带阻特性。其电抗特性如图2-2-7所示。

图2-2-7 二振子四端陶瓷滤波电抗特性