河海大学：《高频电子线路》第2章（2-3） 声表面波滤波器(SAW)(声电子器件)

第2章滤波器 2.1滤波器的特性和分类 22LC滤波器 221LC串、并联谐振回路 222一般LC滤波器 23声表面波滤波器() 24有源RC滤波器() 25抽样数据滤波器(*)

笫2章 滤波器 2.1 滤波器的特性和分类 2.2 LC滤波器 2.2.1 LC串、并联谐振回路 2.2.2 一般LC滤波器 2.3 声表面波滤波器（*） 2.4 有源RC滤波器（*） 2.5 抽样数据滤波器（*）

23声表面波滤波器(SAW)(声电子器件) 基本结构 收端换能器 发端换能器 R 表面波 传播方向 声表面波滤波器是一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料为基体构成 的一种电声换能元件

2.3 声表面波滤波器（SAW）（声电子器件） L R RS s V 表面波 传播方向 声表面波滤波器是一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料为基体构成 的一种电声换能元件。 发端换能器 收端换能器 一、基本结构

二、声表面波滤波器的特点: 体积小、重量轻。 中心频率可以适合于高频、超高频 几 MHz IGH》工作。幅频特性为:A(n)=nA1x 相对通频带有时可以达到50% 用与集成电路相同的平面加工工艺。制造简单、重复性好。 接入实际电路时,必须实现良好的匹配。(有三次反射现象) 在接入实际电路时,会有一定的损耗

二、声表面波滤波器的特点： ▪ 体积小、重量轻。 ▪ 中心频率可以适合于高频、超高频 （几MHz～1GHz）工作。幅频特性为： x x A nA sin ( ) 0 = 0 ▪ 相对通频带有时可以达到50%。 ▪ 接入实际电路时，必须实现良好的匹配。(有三次反射现象) ▪ 用与集成电路相同的平面加工工艺。制造简单、重复性好。 ▪ 在接入实际电路时，会有一定的损耗

三、叉指换能器 o②③ 这是一种长 度和宽度均为 定值的结构,称 W x 为均匀叉指 指距:两叉 指的间隔 指长:两叉指 重叠部分的长 度 指宽

三、叉指换能器 这是一种长 度和宽度均为一 定值的结构,称 为均匀叉指 指长：两叉指 重叠部分的长 度 指宽 指距：两叉 指的间隔

设每个叉指在x轴上的位置差为d,其值为指宽和 指距之和 d=atb 于是各表面波通过A点时,将依次相差一相角差φ 0=0t=d/v 交变信号 表面波传 的角频率 播的速度 相邻两表面波通过任一观察点(如A点)的时间差 t=d/v 第①对叉指电极激发的表面波可以表示为 s1(x,1)=Ae 第②对电极 (x,)=A o(t-x/v)+]

设每个叉指在x轴上的位置差为d，其值为指宽和 指距之和 d = a +b 于是各表面波通过A点时,将依次相差一相角差φ  =t =d v 交变信号 的角频率 表面波传 播的速度 相邻两表面波通过任一观察点(如A点)的时间差 t = d v 第①对叉指电极激发的表面波可以表示为 ( ) 1 0 ( , ) j t x v s x t A e − =  第②对电极  − +  = ( ) 2 0 ( , ) j t x v s x t A e

依此类推,A点的波动状态将为各表面波强度在A 点的矢量和。若发射换能器具有n节电极,则A点的波 动方程将为 s(x,1)=∑(x,1)=4ex∑(-1)ek 若Q=丌,则上式中求和各项皆为1,于是合成波 的幅度最大并达到nAn定义能满足=丌的角频率为 最佳传输角频率,用表示,则可求得 Do=vI/d 成波的幅频特性为 SIn x A(O0=nAo

依此类推，A点的波动状态将为各表面波强度在A 点的矢量和。若发射换能器具有n节电极，则A点的波 动方程将为  = − − − = = = − n k j t x v k j k n k k s x t s x t A e e 1 ( ) 1 ( 1) 0 1 ( , ) ( , ) ( 1)   若 ，则上式中求和各项皆为l，于是合成波 的幅度最大并达到 。定义能满足 的角频率为 最佳传输角频率，用 表示,则 可求得:  =  0 nA  =  0 0 = v d 合成波的幅频特性为 x x A nA sin ( ) 0 = 0

为偏离中心频率的某信号对应于中心频率的 相角差,其值 △O =NT (24.8) N=n为换能 器的周期段 A(o) nAo(o) 主峰宽度2/N 3dB相对带宽1/N 2 2 NN 图2.4.3均匀叉指换能器的频响特性

x为偏离中心频率的某信号对应于中心频率的 相角差，其值 0 0     x = N （2.4.8） 为换能 器的周期段 2 n N = 主峰宽度2/N -3dB相对带宽1/N

例:含有声表面波滤波器的放大电路 匹配网络 b1 R b 主中放 R - b2 R 声表面波滤波器(SAW) 电视机予中放电路:实现良好的匹配,提供一定的增益

例：含有声表面波滤波器的放大电路  Vs s R Cb VCC Re C1 Rb1 Rb2 Rc 主 中 C2 放 Lc 声表面波滤波器（SAW） 匹配网络 电视机予中放电路：实现良好的匹配，提供一定的增益

24有源RC滤波器 优点 它不需要电感线圈,容易实现集成化。 RC滤波器很小,有源滤波器很大。 有一定的增益。 滤波器构成 以无源LC滤波器为原型。 用一些基本单元电路构成滤波器,例如用有源RC积分器 和加法器等。 实现方法 运算仿真法。 用一阶和二阶电路的级联得到所需滤波器的方法

2.4 有源 RC 滤波器 ▪ 优点 • 它不需要电感线圈，容易实现集成化。 • RC 滤波器 Q 很小，有源滤波器 Q 很大。 • 有一定的增益。 ▪ 滤波器构成 • 以无源 LC 滤波器为原型。 • 用一些基本单元电路构成滤波器，例如用有源 RC 积分器 和加法器等。 ▪ 实现方法 • 运算仿真法。 • 用一阶和二阶电路的级联得到所需滤波器的方法

24.1构成有源RC滤波器的单元电路 1.加法器 R R I R M R z=1.2 2.积分器 般积分器 H(S) c r R H() JOC2R

2.4.1 构成有源 RC 滤波器的单元电路 1. 加法器 = = − M i i i o o v t R R v t 1 ( ) ( ) i =1,2,...,M 2. 积分器 2 1 1 ( ) sC R H s = − 2 1 1 ( ) j C R H j   = − ▪ 一般积分器 o v R 0 1 v 2 v R 1 R 2 M v RM o v R 1 C 2 i v