CN102761315A

CN102761315A - 小群时延晶体滤波器

Info

Publication number: CN102761315A
Application number: CN2012102766603A
Authority: CN
Inventors: 刘建国; 李宁; 李茹
Original assignee: XIANYANG ZHENFENG ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: XIANYANG ZHENFENG ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明公开了小群时延晶体滤波器。输入电路与一谐振电桥连接，再与晶体谐振元件12连接后,通过展宽电路，然后连接晶体谐振元件34，再连接谐振电桥，然后再通过展宽电路，再连接晶体谐振元件56，最后连接输出电路。这种电路连接方式具有性能优良、结构简单，使用方便，在-55℃-+85℃温度范围内使用，稳定性较好，群时延指标小于1.8ｕS（中心频率±20k），通带内波动小，阻带衰减好，具有提高数字灵敏度的特点，广泛应用于移动通信系统产品。

Description

小群时延晶体滤波器

技术领域

本发明涉及移动通信系统产品，具体涉及小群时延晶体滤波器。

背景技术

普通晶体滤波器群时延大约在10us～40ｕS左右，有的群时延指标更大。而小群时延晶体滤波器的群时延指标要求小于1.8ｕS，普通晶体滤波器采用的是切比雪夫型函数，存在衰减特性陡峭，波动为等波纹度，群时延波动大的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能优良，便于生产，在-55℃-+85℃温度范围使用，稳定性较好，群时延特性平坦，通带内波动小，数字灵敏度高，晶体谐振元件的频率为24.384MHZ的小群时延晶体滤波器。

本发明的另一目的是提供晶体谐振元件的频率为70MHZ的小群时延晶体滤波器。

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种小群时延晶体滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；本发明的特殊之处在于所述输入电路依次分别与一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路连接。

所述晶体谐振元件为石英晶体滤波谐振器。

所述晶体谐振元件的频率为24.384MHZ，其晶体谐振元件的频率点依次分别为-58～58.3KHz；+20～+20.3KHz； -31～-31.3KHz；+11.2～+11.5KHz；-41.9～-42.2KHz； +39～+39.3KHz。

一种小群时延晶体滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；本发明的特殊之处特征在于所述输入电路依次分别与一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路连接。

所述六个晶体谐振元件的频率为70MHZ，其晶体谐振元件的频率点依次分别为-70～70.3KHz；+13.6～+13.9KHz；-36～36.3KHz；+9.8～+9.1KHz；-40.9～-41.2KHz； +27～+27.3KHz。

所述晶体谐振元件的群时延指标小于1.8ｕS，中心频率为±20k。

所述晶体谐振元件为被铝电极。

本发明与现有技术相比，最重要的是群时延特性平坦并且较小，群时延指标可达到1.8ｕS以内（中心频率±20k）在全温度范围内，群时延指标远远优于普通电路晶体滤波器群时延指标，并且具有性能优良，便与生产，使用温度范围较宽（-55℃-+85℃），稳定性较高，通带内波动小于1.0，数字灵敏度高等特点，并且阻带衰减可达到85dB以上，广泛用于移动通信系统产品。

本发明主要技术指标如下：

中心频率：24.384MHz

频率准确度：≤±2kHz(工作温度范围内)

插入损耗：＜4dB

3dB带宽 ≥±35kHz

60dB带宽 ≤±115kHz

群时延波动常温≤1.5ｕS（±20kHz）；高低温≤1.8ｕS（±20kHz）

带内波动 ≤1.0dB

阻带衰减＞80 dB

温度范围 -55℃-+85℃。

附图说明

图1为本发明电路结构示意框图；

图2为图1的24.384MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器的电路结构原理示意图；

图3为24.384MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器的装配图；

图4为70MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器的电路结构示意框图；

图5为70MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器的电路结构原理示意图；

图6为70MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器的装配图。

具体实施方式

附图为本发明的实施例。

下面结合附图对发明内容作进一步详细说明：

参照图1所示，一种小群时延晶体滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；所述输入电路1-1依次分别与一谐振电桥2-1、频率为24.384MHZ的一晶体谐振元件3-1、一节间匹配电路4-1、另一晶体谐振元件5-1、另一谐振电桥6-1、另一节间匹配电路7-1、第三晶体谐振元件8-1、输岀电路9-1连接。

所述晶体谐振元件为六个石英晶体滤波谐振器。

六个晶体谐振元件的频率为24.384MHZ，其晶体谐振元件的频率点依次分别为-58～58.3KHz；+20～+20.3KHz； -31～-31.3KHz；+11.2～+11.5KHz；-41.9～-42.2KHz； +39～+39.3KHz。

所述晶体谐振元件为被铝电极。

输入电路与一谐振电桥连接，再与晶体谐振元件3-1连接后,通过节间匹配电路展宽，然后连接晶体谐振元件5-1，再连接另一谐振电桥，然后再通过节间匹配电路，再连接第三晶体谐振元件8-1，最后连接输出电路9-1；比普通电路增加了节间匹配电路展宽，以此来改变石英晶体谐振器的动态参数，进一步改善波形，达到减小群时延的目的。

所述晶体谐振元件为六个石英晶体滤波谐振器。

所述六个24.384MHZ的石英晶体滤波器的频率点依次分别为-58～58.3KHz；+20～+20.3KHz；-31～-31.3KHz +11.2～+11.5KHz；-41.9～-42.2KHz；

+39～+39.3KHz。

图2、图3所示，电容C1一端与电源连接，所述电容C1另一端依次分别与微调电容CWC1、旁路电容C2、石英晶体谐振器F1、电感L1、变压器B1一端连接，微调电容CWC1另一端分别与地和变压器B1抽头连接；所述电感L1另一端分别与石英晶体谐振器F4、石英晶体谐振器F3一端连接；所述石英晶体谐振器F4、石英晶体谐振器F3另一端分别与微调电容CWC2、电感L2、变压器B2一端连接，微调电容CWC2另一端分别与地和变压器B2抽头连接；所述电感L2另一端分别与石英晶体谐振器F5、石英晶体谐振器F6一端连接；所述石英晶体谐振器F5、石英晶体谐振器F6另一端分别与微调电容CWC3、变压器B3、电容C3一端连接，微调电容CWC3另一端分别与地和变压器B3抽头连接。

图2所示，使用的是24.384MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器（基频），采用贝塞尔函数特性。

图4所示，一种小群时延晶体滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；所述输入电路2-1依次分别与一谐振电桥2-2、频率为70MHZ的一晶体谐振元件2-3、一节间匹配电路2-4、另一晶体谐振元件2-5、另一谐振电桥2-6、另一节间匹配电路2-7、第三晶体谐振元件2-8、输岀电路2-9连接。

所述晶体谐振元件为被铝电极。

图5、图6所示，电容C1一端与电源连接，所述电容C1另一端依次分别与微调电容CWC1、石英晶体谐振器F1、电阻R1、变压器B1一端连接，微调电容CWC1另一端分别与地和变压器B1抽头连接；所述电阻R1另一端分别与石英晶体谐振器F4、石英晶体谐振器F3一端连接；所述石英晶体谐振器F4、石英晶体谐振器F3另一端分别与微调电容CWC2、电阻R2、变压器B2一端连接，微调电容CWC2另一端分别与地和变压器B2抽头连接；所述电阻R2另一端分别与石英晶体谐振器F5、石英晶体谐振器F6一端连接；所述石英晶体谐振器F5、石英晶体谐振器F6另一端分别与微调电容CWC3、变压器B3、电容C3一端连接，微调电容CWC3另一端分别与地和变压器B3抽头连接。

图5所示的电路结构上使用的是70MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器（基频），采用贝塞尔函数特性。

综上所述，小群时延晶体滤波器和一般晶体滤波器在设计上有根本的不同。因为一般晶体滤波器使用切比雪夫型函数，滤波器特点为衰减特性陡峭，波动为等波纹度，但是群时延波动大，而贝塞尔函数特性滤波器具有群时延特性小、通带内波动小的特点，所以将切比雪夫函数特性参数更改为贝塞尔函数特性参数，在晶体频率点的设计上，一般晶体滤波器设计频率点为四点：分为最低点、次低点、次高点、高点。对一般的三节点电路而言，高点和低点晶体各两只，由惠斯登电桥组成的格型网络，加以电容、电感经过调试后便可成为一个普通晶体滤波器电路。

本发明的小群时延晶体滤波器在晶体设计上要使用六个频率点，每个频率点一只，并且使用展宽电路，改变石英晶体谐振器的动态参数，这样可有效的减小群时延，并且达到性能稳定。

小群时延晶体滤波器通过修改频率点为六点，并且将原来的镍锌磁环改为新型磁性材料（μ₀=9），发现稳定性较好一些，后来又经过了多次反复的修改，将石英晶体由原来的被银工艺更改为被铝工艺，以此来增加长期的稳定性。

因为群时延指标较小，所以长期的稳定性尤为重要，即可靠性要求较高，因为组成该晶体滤波器的石英晶体谐振器频率的微小变化，都会使得群时延指标增大，所以小群时延晶体滤波器的老化特性也尤为重要，老化的目的是增加稳定性。

实施例1

24.384MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器（基频）采用贝塞尔函数特性使用6只晶体6个频率点，普通滤波器6只晶体4个频率点；6个频率点均采用被铝工艺；磁材选用新型的磁性材料（μ₀=9）线路图见附图：

F1-F6 石英晶体谐振器频率点如下：

F1: UM-1 -58—-58.3KHz

F2: UM-1 +20—+20.3KHz

F3: UM-1 -31—-31.3KHz

F4: UM-1 +11.2—+11.5KHz

F5: UM-1 -41.9—-42.2KHz

F6: UM-1 +39—+39.3KHz

L1、L2为贴片电感数值如下：

L1：2520-3.3ｕＨ

L2：2520-3.3ｕＨ

C1-C3 为贴片电容数值如下：

C1：0802-12PF

C2: 0805-1PF

C3: 0805-12PF

B1-B3为新铁氧体磁环绕发如下：

B1、B3双线并绕20圈

B2：双线并绕25圈

CWC1-CWC3为微调电容，均为CWC35型2.8-10PF

按上述材料及方法生产出的24.384MHZ晶体滤波器，群时延指标小于1.8ｕS，质量可靠，性能稳定。

实施例2

70MHZ（1.8ｕS）晶体滤波器（基频）同样采用以上方案及方法线路图及数据如下：

F1-F6 石英晶体谐振器频率点如下：

F1: UM-1 -70—-70.3KHz

F2: UM-1 +13.6—+13.9KHz

F3: UM-1 -36—-36.3KHz

F4: UM-1 +9.8—+9.1KHz

F5: UM-1 -40.9—-41.2KHz

F6: UM-1 +27—+27.3KHz

L1、L2为贴片电感数值如下：

L1：2520-10ｎＨ

L2：2520-10ｎＨ

C1、C3为贴片电容数值如下：

C1：0805-9.1PF

C3: 0805-9.0PF

B1-B3为新铁氧体磁环绕发如下：

B1、B3双线并绕8圈

B2：双线并绕10圈

CWC1-CWC3为微调电容，均为CWC35型2.8-10PF

研制出的晶体滤波器群时延指标为小于1.8ｕS，用户通过小批量试验，效果良好。

Claims

1.一种小群时延晶体滤波器，该滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；其特征在于所述输入电路（1-1）依次分别与一谐振电桥（2-1）、一晶体谐振元件（3-1）、一节间匹配电路（4-1）、另一晶体谐振元件（5-1）、另一谐振电桥（6-1）、另一节间匹配电路（7-1）、第三晶体谐振元件（8-1）、输岀电路（9-1）连接。

2.根据权利要求1所述的小群时延晶体滤波器，其特征在于所述晶体滤波器电路连接了六个晶体谐振元件。

3.根据权利要求1或2所述的小群时延晶体滤波器，其特征在于所述六个晶体谐振元件的频率为24.384MHZ，其晶体谐振元件的频率点依次分别为-58～58.3KHz；+20～+20.3KHz； -31～-31.3KHz；+11.2～+11.5KHz；-41.9～-42.2KHz； +39～+39.3KHz。

4.一种小群时延晶体滤波器，该滤波器由输入电路、一谐振电桥、一晶体谐振元件、一节间匹配电路、另一晶体谐振元件、另一谐振电桥、另一节间匹配电路、第三晶体谐振元件、输岀电路组成；其特征在于所述输入电路（2-1）依次分别与一谐振电桥（2-2）、一晶体谐振元件（2-3）、一节间匹配电路（2-4）、另一晶体谐振元件（2-5）、另一谐振电桥（2-6）、另一节间匹配电路（2-7）、第三晶体谐振元件（2-8）、输岀电路（2-9）连接。

5.根据权利要求4所述的小群时延晶体滤波器，其特征在于所述六个晶体谐振元件的频率为70MHZ，其晶体谐振元件的频率点依次分别为-70～70.3KHz；+13.6～+13.9KHz；-36～36.3KHz；+9.8～+9.1KHz；-40.9～-41.2KHz； +27～+27.3KHz。

6.根据权利要求3或5所述的小群时延晶体滤波器，其特征在于所述晶体谐振元件的群时延指标小于1.8ｕS，中心频率为±20k。

7.根据权利要求1或4所述的小群时延晶体滤波器，其特征在于所述晶体谐振元件为被铝电极。