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富可靠宽温晶俸滤波器的研制
辽阳鸿宇晶体有限公司 于丽莹
【摘要】本文主要介绍了高可靠性宽温晶体滤波器的结构及工艺设计。通过内部结构简化设计、环境防护设计和元器件、零部件的选择与控制等方面进行可靠性设计，使
其能在恶劣环境条件下不失效能够正常工作。 【关键词】高可靠；宽温度范围；可靠性设计；晶体滤波器
随着晶体滤波器的广泛应用，对器件的
性能指标和抗恶劣环境的能力也提出了更高 的要求，尤其是航天航空等事实领域更是严
格。晶体滤波器在接收机中起着信号选择作
用，是一种频率控制器件。 为满足用户环境适应性和其它特殊高可
靠的要求，我们研制了一种高可靠宽温晶体
滤波器。
１．技术指标
标称频率：２８．０１ ２ＭＨｚ，３ｄＢ宽度： ３２ｋＨｚ±２ｋＨｚ，带内波动：≤１．ＯｄＢ，矩形系
数：ＢＷ７。ｄ日／ＢＷ㈣≤２．５，插入损耗：≤４ｄＢ，寄
生抑制：≥６０ｄＢ，阻带衰耗：≥８０ｄＢ，外形
尺寸：２５ｍｍ×２０ｍｍＸ９ｍｍ，工作温度范围：一 ５５℃～１０５℃。
环境要求：盐雾、机械冲击、挂机振
动、自主飞行振动和室温下贮存寿命，是可
靠性重点攻关项目，为确保产品性能稳定可
靠，根据可靠性设计准则内容要求进行可靠 性设计和预计。
２．设计及方案确定
２．１电路设计
该滤波器的主要指标通带宽度为３２ｋＨｚ ±２ｋＨｚ，相对带宽为１．１‰。根据单片晶体
滤波器最大带宽分析，这一指标用窄带单片
晶体滤波器可以实现，又因为单片晶体滤波 器具有体积小，所需元件少，可靠性高等优
点，是分立式晶体滤波器无法比拟的。该滤
波器要求阻带衰减大于７５ｄＢ，矩形系数小于 ２．５，从契比雪夫滤波器特性图上直接查出
ｎ＝８可满足上述要求。因此选用八极点单片晶
体滤波电路，如图ｌ所示。
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正－６ｊ电极 反面咆极
图２电极尺寸图
２．２参数设计 ２．２．１晶片设计
石英晶体产生压电效应的原理
压电效应是指某些晶体在受到机械应力作用时，会产生电荷分离现象，从而产生电压差。这种效应在石英晶体中尤为明显。石英晶体是一种具有非中心对称结构的晶体，其晶格结构中存在着不同的正离子和负离子。当外界施加压力或振动时，晶体结构会发生微小的形变，导致正负离子的相对位移，从而产生电荷分离。
具体来说，石英晶体的晶格结构是由SiO4四面体和AlO4四面体交替排列而成的。在正常情况下，这些四面体的正负离子是保持平衡的。但是一旦外界施加压力或振动，晶体结构会发生微小的畸变，导致四面体的正负离子之间的距离发生变化。
当施加压力或振动的方向与晶体的对称轴平行时，晶体结构的畸变会导致正负离子之间的距离增加或减小。这种距离的变化会改变晶体中的电荷分布，使得正负离子之间的电势差发生变化。这个变化的电势差就是压电效应产生的电压。
需要注意的是，压电效应是一个相互转换的过程。当外界施加压力或振动时，晶体产生电荷分离，形成电压差；而当施加的压力或振动消失时，电荷分离也会消失。同时，压电效应也是一个可逆的过程，即当外界施加的压力或振动方向改变时，电荷分离的方向也会发生变化。
石英晶体的压电效应具有许多重要的应用。其中一个典型的应用就是压电传感器。利用石英晶体的压电效应，可以将机械信号转化为电信号，实现压力、力量、加速度等物理量的测量。此外，石英晶体还广泛应用于振荡器和滤波器等电子设备中，利用其压电效应来稳定和调节电信号的频率和波形。
总结起来，石英晶体产生压电效应的原理是由于其晶格结构的非中心对称性，当受到外界压力或振动时，晶体结构发生微小形变，导致正负离子之间的距离发生变化，从而产生电荷分离和电势差。这种压电效应在许多领域都有广泛的应用，为我们的生活和科技发展带来了诸多便利和创新。
石英晶振选型与应用知识
石英晶体是压电晶体的一种，沿着特定的方向挤压或拉伸，它的两端会产生正负电荷，这种效应称为正压电效应；相反，对晶体施加电场导致晶体形变的效应，称为逆压电效应。所以在石英晶片两面施加交变电场，晶片就会产生形变，而形变又会产生电场，这是一个周期转换的过程。对于特定的晶片，这个周期是固定的，我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。
石英晶体元器件，是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。 在石英晶片的两面镀上电极，经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。本文主要介绍石英晶振：即所谓石英晶体谐振器（无源晶振）和石英晶体振荡器（有源晶振）的统称。一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了，振荡器就是通常所指钟振。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中.
一、 石英晶振的型号命名方法
1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成：
– 第一部分：表示外壳形状和材料，
B表示玻璃壳，J表示金属壳，S表示塑料封型；
– 第二部分：表示晶片切型，与切型符号的第一个字母相同，
A表示AT切型、B表示BT切型，
– 第三部分：表示主要性能及外形尺寸等，
一般用数字表示，也有最后再加英文字母的。
JA5为金属壳AT切型晶振元件，BA3为玻壳AT切型晶振元件。
2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成：
.
– 第一部分：主称
用大写字母Z表示石英晶体振荡器；
– 第二部：类别
用大写字母表示，其意义见下表：
– 第三部分：频率稳定度等级
用大写字母表示，其意义见下表：
– 第四部分：序号
用数字表示，以示产品结构性能参数的区别 从型号上无法知道晶振元件的主要电特性，需查产品手册或相关资料才行。
第３２卷第２期
２０１０年４月 压电与声光
ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳ ＶｏＩ＿３２ ＮＯ．２
Ａｐｔ．２０１０
文章编号：１００４—２４７４（２０１０）０２—０２４０—０３
四极点ＬＧＳ晶体滤波器的研制
陈湘渝，彭胜春，周 哲
（四川压电与声光技术研究所，重庆４０００６０） 摘要：介绍了了一种四极点单片式硅酸鲸镧（Ｌａ。Ｇａ ＳｉＯ ＬＧＳ）晶体滤波器的设计方法。该滤波器中心频 率为５ ＭＨｚ，３ ｄＢ带宽２０ ｋＨｚ，工作温度范围为一５５～ｑ－１２５℃，体积只有３２．０ ｍｍ×１６．０ ｍｍ×８．５ ｍｍ。实验
证明，ＬＧＳ晶体能实现相对带宽为０．３ ～０．８ ，频率温度稳定性好，体积小的晶体滤波器，具有广泛的应用价值。 关键词：单片晶体滤波器；硅酸镓镧（ＬＧＳ）；频率温度特性；机电耦合系数 中图分类号：ＴＮ ７１３＋．９１；０７５６ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ４’ｐｏｌｅ ＬＧＳ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｔｅｒ
ＣＨＥＮ Ｘｉａｎｇｙｕ，ＰＥＮＧ Ｓｈｅｎｇｃｈｕｎ，ＺＨＯＵ Ｚｈｅ
（Ｓｉｃｈｕａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ＆Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａ ４－ｐｏｌｅ ＬＧＳ ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｌｔｅｒｓ（ＭＣＦ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ— ｐｅｒ．Ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａ ｃｅｎｔｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ５ ＭＨｚ，３ ｄＢ ｂａｎｄ ｗｉｄｔｈ ｉｓ ２Ｏ ｋＨｚ．Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ３２．０ ｍｍ× １６．０ ｍｍ×８．５ ｍｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ一５５℃～＋１２５℃ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｔ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｏｕｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｈａｔ ＬＧＳ ｃｒｙｓｔａｌ ｉｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｆｒｏｍ ０．３ ｔＯ ０．８ ，ｂｅｔｔｅｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｓｍａｌｌｅｒ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ａ ｗｉｄｅｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＣＦ；ＬＧＳ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
