SJ Z 9153.1-1987 压电滤波器 第一部分:综合性资料、标准值和试验条件.pdf
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1、中华人民共和国电子工业推荐性压电滤波部分:综合性资料、标准值和试验冉、SJ/Z 9153.1 87 IEC 368 1 (1 982) Piezoelectric fi1ten: Part1: G(neral information, standand values and test conditlons 1范综合性资将第1节概述本标准适用于电信和测量设备用的压电滤波器。本标准要引用SJ/Z9001 87 (IEC 68)号标准z基本环本标准给出了各种类型压电滤波器由综合性资料和通用试验方法。对于每一类型吃电滤波器的各种试验的适用范围及其各项试验的具体要求,均应在与该类型有关的产品活页规范中给
2、出。当求标准的要求和有犬的产品活页规范的要求发生矛盾时,应以后准。2 目的为评价压电滤波器的机械、电气以及气候性能建立统的条件,叙述试验方法,给出了推荐的标准值,并对滤波器的使用和继护给予指导。第2节术语和定义3融术3.1 压电滤用一个或多个由石英晶体或压电陶瓷制成的压电元件拍成的一种滤波器。3.2 压电片按照给定的几何形状、尺寸和相对于晶体的结晶轴的方位角,或者对陶瓷材科来说,相中和国电子工业部198801 06批准1 3.3 电极SJjZ 9153.1 87 化轴方位角而切成的压电材料。在压电应用中,贻附或靠近在压电片哀而把电场加到压电片上的导电薄膜或导电片。8.4 压电报子装有电极的压电
3、片。8.5 压电元件封装在一个封壳里的压电振子。有时,一个忑电元件可以是数个压电振子组成的组件。这样的组件叫做复合压电元件。3.6 奋生响应压电振子在标称频率以外的其他谐振状态。3.7 输入电平加到滤波器输入端的功率、电压或电流i市电平。8.8 输出电平传送到负载的功率、电压或电流的电平。3.9 标称电平在性能测量时所规定使用的功率、电压或电流的电平。3.10 最大电平超过其值就会产生难以允许的信号畸变或结掏上发生不可逆的变化时的功的电平。8.11 可获得功率适当抗时,从某个给定的信号源所能获得向最大功率。3.12 输入阻抗接上规定的负8.13 输出阻抗接上规定的信8.14 端接阻抗阻抗时,滤
4、波器对信号源呈现的阻抗。抗时,滤波器对负载呈现的阻抗。信号波器所呈现的阻抗。4 晌应特性4.1 截止频率相对衰耗达到某一规定值时的通带频率。4.2 带通或带阻滤波器的中心频率率的几何平均值。注z实4.3基常用算术平均值作为几何平均值的近似值,己足够准确。由规范所规寇的、供率作为率。4.4 通带相对衰耗或小于某一规定值时。电压或电2 SJjZ 9153.1 87 4.5 通带宽度衰耗等于或小于规定值时的频率点之间的间隔。4.6 阻带相对衰耗等于或大于规定值时的。4.7 阻带衰耗等于或大于规定值时的频率点之间的问隔。4.8 过渡带止频率和相邻阻带最近点的频率之间的频带。4.9 两点问传输的包络延迟
5、对于某给定的频率,波包络的某个特性(例如波峰的传输时间,其值等于在这两点间用弧度表示的相移对角频率的一阶导数。4.10 两点问传输的相位延迟相位延迟的时间,其值等于这两点问用弧度表示的相移除以相夫正弦波的角州干。4.11 传输哀耗在规定的工作条件下,给;运的信号源的可获得功率与滤波器传送到负载阻扰的功率比的对数。4.12 插入衰梧滤波器插入以前传送到负载阻抗的功率和滤波器插入以后传送到负载阻抗的功率之比的对数。4.13 插入相移把滤波器插入传输系统所引起的相位变化。4.14 变换器相位滤波器输出端与信号源输出端之间的相对相角。4.15 反射Z.和Zb两个阻抗之间不匹配程度的一种无量纲的量度,由
6、下式给出zZ.-Zb Z. +Zb 式中:Za和Zb分别等于输入阻抗或信号源阻抗和输出阻抗或负载阻抗。4.16 反射衰耗反射系数模数的倒数二用dB数表示。定量表示为:2010g 4.17 相对衰耗某个给定频率的衰耗与通带内最小衰耗之差。4.18 带通或带阻滤波器的波形两个规定衰耗值的带宽之比。4.19 通带波动Z , Zb I 一一一.DI dB_ Z.- Zb I。通带内某一规定频段的衰艳的最大变化值见IEC第368A-号标准正2图。4.20 包络延迟/3 SJjZ9153.1 87 不希望出现的包络延迟随jlJJ率的变化。4.21 相位/频率畸变不希望出现的相位差随频率的变化。5 网络和滤
7、波器类型5.1 低通滤波器频率以下为单一通带,ii;4止频率以上为单一阻带的一种滤波器。5.2 高通滤波器截止频率以上为单一通带,截止频率以下为单一阻带的一种滤波器。5.3 带通滤波器在两个规定的阻惜之间为单一通带的一种滤波器。5.4 带阻滤波器在两个规岸的通带之间为单一阻带的一种滤波器。5.5 梳形滤波器一种有两对接端的滤波器,具有五个或更多的频带,其中两个或两个以上为通带,而另外的两个或两个以上为阻带。*一实际工作频率范围并不需要包括近零频率或趋于无穷大的频率。6 压电正在考虑中。7 7.1 单片滤波器至少由一块单片压电多极相合振子所构成的滤波器。7.2 级联单片滤波器多片滤波器由至少两块
8、电连接的单片压电多极糯合振子所构成的滤波叩。7.3 单片多极糯合振子至少具有两个机械相合振动区域的压电振子。7.4 双振子对偶振子具有两个机械祸合振动区域的压电振子。7.5 能陷模式一种把大部分振功能量基本限制在确寇区域的振动模式。7.6 双振子对称和反对称频率分别为输出端短路时,双振子的较低的谐振频率和较高的谐振频率。4 一3节8 标准僵和8.1 标称频率标准值8.1.1 晶体滤波器标称频率际准值1.4MHzJ 1.75MHz, 10.7MHz, 21.4MHz, 32.1MHz。SJ/Z9153.1 87 标准值、允差和标志8.1.2 压电陶瓷滤波器标称频率标准值455kHz 465kHz
9、 10.7MHz 8.2 标准工作温度范围,温度单位用摄氏度ec)表示- 55.- . + 105, - 40. . + 85, -20,-, +70, - 10. + 60, 。.+ 60, 10,. + 40。注:别的温度范围也可以采用,但其最低温度不得低于-60C,而最高温度不得超过十105C。8.3 标准气候类别参见第二章第三节第17条和SJ/Z9001.1 87(IEC 68一口号标准基本环境试第一部分z总则附录A。40/85/56。.:要求滤;皮器的工作温度范围大子-40+85C时,产品活页8 标志每个压电拙披器应按下列规定进行标志s9.1 必须有的标志1)型号,2)标称频率,3)
10、货市际志。9.2 供选月1的标志为了更明确麦示滤波器的其他情况,可以增加下列内容z5 气候类别。一-, SJ/Z 9153.1 87 ., . .,.-M,.,一一一图度接期宽连日带脚号造通插序一一一一一一第2试验条件本章划分成三个小节,并包含一个附录。一节详细地叙述了能根据公认条件来判是沾战器的电气性能的测量方法的细则。第二节和第三节包含评起滤波器在确立二f可使用期限后,滤波器保持其电气性能能力的各种试验的详细惦记。第二节还给出了密封试验和贮存试验的一些细节。第三节则编入了SJjZ 9001(IEC 68)标准中适合滤搅器用的讥械和气候试验内容。各项试验完成以后,或如有规寇在某一项或多项试验
11、期间,样品应能满足各项电气性能的要求。附录A给出一个鉴定试验一览表,该一览表表示出所有可能的试验项目以及试验顺序。因此,可以把附录A当成一个核对单来用,以便拟制某一特应情况的鉴寇试验一览表。当按此方法拟制鉴运试验一览表时,应考虑以下几点z一一电气性能的要求s的试验及其顺序试验一览表)J 的严酷度,一一为了证明是不是所有的样品都已戚功地通过了试验,在试验期间和/或试验以后所量的范围s一一被试样品数量、各个组的划分和允许不合格品数。经受过鉴定试验的压电滤波器,不应使用于设备中或者放回到原供应库中。2 标准试验条件除非另有规寇,所有试验都哩在SJjZ9001.1 87(IEC第681)标准所规寇的标
12、准大气条件(温ft:15-,35cC、相对温度:45%.75%、气压:860,.1060mbar)下进行。在测量之前,滤披器应在测量温度下放置足够的时间,以使滤波器达到这个温度。若不在标准温度下进行测营时,如有必要,测量结果应修正到现寇的温度。测量时的环境温度,应在试验报告中说i:J)-j。注:测量时,不应将滤议器罩子可能使测量结果无效的条件下。1)应检查各码1尺寸,且凡寸应符合规定值。2)应证明撼议器外表是按良好的现代工艺制成的。3)标志应清晰、耐久。6 。除非另有规定,4 传输特性4. 1 4.1.1 一般条件SJjZ9153.187 外壳的滤波器,其外壳应有1节电气性能。滤波器应装在测试
13、架上,通过适当的屏蔽和接地,入和输出端之间的糯合保持4.1.2 衰耗测量a)测量原理用个己校准的衰减器来代替同的输出电压。传输衰耗和插阻扰的滤b)测画画画-, -R, Rs -衰减器-一-Xs UL=负载两端电压Us=信号发生器电压即可由-试滤波器-Uo = Ro两端电压输出电压2;=衰艳器端接阻抗(Rl=Ro)RL Rs ?=端接导纳的电抗分图1衰耗XL ,并调节衰中算出来。广一一-町一i 2 R Uo -RL -注:只要已获得了与本测量电路的校正关系,也可以使用现有通行滤度器试验设备.7 -产生一远频电压表V 一-SJjZ 9153.1 87 量过程中,测试架的温度应在滤波器的温度范围内。
14、假如测量滤波器和试验的条件使在负载RL上所测得的电压比R。上所能调到的最大电压还要大的话,则也许要利用一个阻抗匹配变压器来作测量电路的一部分,以克服这种情况。的信号发生器在信LJ发生器所调频率土10%的范围内,所调频率之外的其他频率的总输出至少要比主输出(即所调频率之输出)低80dB。当用检波元件测量时,由信号友生器所调频率的谐出至少应比基波频率的输出低60dB。如果市粟,-nJ采用谐波扣j制滤波器。其输出电平最好自动控剧。d)边频电压表选频电压友的灵敏度应为z租信号求生器连用时,它应能检出z入电平0.05dB的变化或所测量最小哀耗的10%的变化,取其中较大者。相当于哀花调整到Amax+ 10
15、dB时的输出电平U0,这里Amax是滤波器阻带衰耗要求的单i句值。输入阻抗的绝对值,不应小于100RL或100Ro,取其较大者。的滤波器测试架z概述滤波器通常要规起包含有电抗分莹的端接阻抗,以便适应滤波器在实际使用时伴随出现的杂散线路电抗,这种电抗,通常是-由杂散的引线电容和电子管或晶体管电窑组合起米的分路电容。为了避免传输哀梧的求示式复杂化,从方便考虑,假设试验电路为电阻性端接,而把所需的电抗部分合并到滤波器上。对于大多数带宽较窄的压电滤波器来说,由此而引起的误差可以忽略。试架应适应于下述队也t:一一将一个屏献良好、阻值为Ra的电阻器接到为连接被测滤波器输入端jrT设计的插头上。一一将个屏跟
16、良好,阻值为RL的电阻器接到为连接被测ft草波器输出端而设计的插头上。一一断开XL手llXs。量测试架的传输桌耗,其值不低于Amax+ 10dB,其中Amax是滤波器阻带衰耗要求的最高值。f)测量方法调整电阻RL和岛,以及r11抗XL和Xs到有关产品规&所规寇的值。调整信号发生器的输出电平,使之小于被j则滤波器的最大输入电平,并调整其频率达到有关产品规范所规寇的频率值之一。将转换开戈置于位置1,并测量输出电压UL。然后,将转换开夫置于位罩2,调整哀括器使待到相同的电压读数。的传输岳括和插入丘梧的计算*i FYU公式rJJ以Li51;这些数值z8 SJjZ 9153.1 81 a也=川10Iog
17、181LR.+B aj=ar-20Io!l,n一一一L., lU 2RL 式中sOzz哀艳器,单位dJ也=传输衰耗,单位dBJaz插入衰耗,单位dBo注:R,=RL时,al等于a.o由衰减器材;数测量值ari士算出的插入调耗训最值a可以通过测试电路待测支路中波器办法来核对。4.1.3 相位特性测量a)测量原理测量信号源电压和输出电压之间i其l相位。比桶位角等于插入相位,即传输相位。b)测量线路试仪器呵,-叫- 月,Rs 试滤Xs Xd I RL - - -E i式Rp=端接阻抗国2相位特拉测:王注:只要已获得了与本测量电路的校正关系,也可以使用测量过程中,测试架的温度应在被测滤波器的温度范围内
18、。c)信号发生器可以用前面4.1.2C)中所述的友生器。的相位特性测量装置入阻抗的绝对值不应小于100队。9 SJjZ 9153.1 81 e)滤波器测试架可以用前面4.1.2e)中所述的测试架。f)测量和计算的方法将电阻R.和RL以及电抗Xs和XL调到有关产品规范所规定的数值。短接输入和输出插头,以取代滤波器,并记下相位计读数。在测试架中接入滤波器,并再次记下相位计的读数。其插入相移就是这两次数之差。4.1.4 反射衰耗测量的测量原理在其一端接有规远端接阻扰的滤波器之阻抗包含实部和虚部),可以用一个普通的阻抗电桥来测量。根据所测得的滤波器的阻抗值和规定的端接阻抗值就可以计算出反射衰耗。也可以
19、将反射衰梧电桥同信号发生器、标准可调衰减器、检波器一起使用。象下面h)中所指出的那样,标准可调衰减器不是非有不可的。的测量线路一-R 标准可变衰减器G=信号发生器R1=衰减器端接阻抗R.=反射衰耗电桥端接阻抗:=滤波器端接阻抗Z Zb=标准端接阻抗*直接连接或短接反射衰耗电挤.1 E 4乙二-Zb -一-E被试滤波器-几11 试架图3反射表托测量注:在测量期间,测试架(若采用)的温度应在被测滤波器的工作温度范围内。应在规定频率下进行测量,并且若干守规定时,应把滤波器调转过来,从如果己获得了与本测量电路的饺正关系,也可以使用商用滤波器试验设备。四寸 v 选频内L门月。电压表10 SJjZ 915
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