SJ Z 9156-1987 滤波晶体元件寄生谐振的频率和等效电阻的测量方法.pdf

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1、中华人民共和国电子工业性部标准滤波晶体元件寄生谐振的Sl/Z 9156 87 IEC 283 (1 968) 和等效电阻的测Methods for the measurement of frequency and equivalent resistance of unwanted resonances of f i1ter crystal units 范围，本标准规定了两种测量滤波晶体元件寄生响应的频率和强度的方法。这两种方法都是使用测量电桥，在离开主谐振或任一寄生谐振的某一频率下平衡并电容。寄生响应的强度是以传输寄生谐振频率时出现的最大输出电压表示的。按照第一种方法，负载电容和终端阻抗是规定

2、的。主谐振和寄生谐振的强度用电桥的输出电压相对于被测晶体元件短路时电桥输出电平之差表示。由第一种方法发展而来的第二种方法，所选择的电桥负载电阻要小，并对每一频率范围都有规寇的值。为了确定寄生响应的强度，除了电桥离开各谐振响应的初始平衡以外，还要在对称于寄生响应的两个频率F使电桥再次平衡。根据以上两个频率时的电平与寄生谐振频率时之差计寄生响应的等效电阻。第二种方法比第一种方法需要更多的测量时间，但能获得准确的测量结果。推荐第一种方法为基本方法，第二种方法为基准方法。第1章滤波晶体元件寄生谐振的基本测量方法1引本标准规定了检测晶体元件寄生谐振的方法以及测量这些频率下的响应大小或响应偏差的方法。所用

3、的测量方案是给标准电桥供给连续可调频率，并在各晶体元件规定的频率范围内观测其传输响应。标准电桥是由桥接线圈为两个桥臂，以及单个被测晶体元件和平衡电容器为另外两臂组成。该电桥相当于一个有适当的端接阻扰，具有最宽可能频带的窄带晶体滤波器。这与晶体元件的谐振频率并不等同。中华人民共和国电子工业部1988-01-06批准1 SJjZ 9156 87 在各个晶体元件规定的频率活围内，连续指示电桥的不平衡输出，以便可从通常平滑的传输特性检测不规则性，这些不规则性是由试验晶体元件的寄生谐振造成的。2 传输响应偏差的大小可用下述任一响应表示z的微分响应z用dB表示的寄生响应附近特性曲线转折点之间的电平差(见图

4、2)。的绝对响应z用dB表示的晶体元件短路和不短路时寄生谐振频率下的传输电平之差见图2)。和测量寄生谐振的电路由一个信号源，一个衰减器，一个电桥，端接电阻和一个检器或其等效仪表组成，其连接情况如图1所示。2.1 对信号源的要求在被测晶体元件标称串联频率士10%的频率范围内，边带至少应下降80dB。输出信号频率的谐波和检测器的选择性应该使谐波电罪至少比检测元件上的基波电平低60dB。如果耍，可以用谐波抑制滤波慨。2.2 对检测器的要求和所用倍号源一起，检测器的灵敏度应能检测比晶体元件短路时的输出电平低85dB的电出电平。微分灵敏度应能观测输入电平0.1dB的变化。入电容和电阻的要求，分别见2.3

5、和2.4条。2.3 对电桥电路的要求2.8.1 平衡当用一个优质空气电容器代替晶体元件时，在整个扫描频率范围内，无需进一步调整电桥就能平衡到3.12条所规定的程度。2.3.2 对直接电容的要求两个导体间的直接电容等于由两个导体间的电压在其中一个导体上所产生的电荷除以该电压，将这两个导体都连接到电容电桥的测量端就能测出直接电容F将其它所有导体都连接到电桥的中心位置(中性点)，以便在测量结果中排除它们的影响。一个导体的接地电容是其它所有导体都接地时该导体对地的电容。两点间的直接电容条件要求(见图1) (pF) D和C不接OA大值为1D和AOB 时, 大值为3.7D和BY1和Y2开路，接上检并供给信

6、号8土1在A点和C点断开变压器T，将使直接电容的测量变得更方便。通过测量点D的接地电容00，点D和A之间的直接电容。OA以及点D和C之间的直接电容Ooc，计算出如下差值2 SJjZ 9156 87 ，.伽。DB=OD-ODA-o.DC(1)就可确定点D和B之间的直接电容。DBo2.4 对端接电阻器的要求一电阻器的值RT是根据规定电桥电路等放网络的合适终端负载确定的。检测器的输入电阻可以是RT的一部分。其值等于下面两个中较小的一个z16 x 107 T=一一一一一一一Q或2200000(2) fs (OB+OR) fs=被测晶体元件的标称串联谐振频率，其单位为kHzOB=OO+OA这里C。为被削

7、晶体元件以pF为单位的并电容，OA为外加电容zOR=点B和D之间以pF为单位的直接电容，其值介于7，.9pF (见2.3.2条。端接电阻器的阻值最好选用标准值，其允许偏差为土5%，端接电容器的旁路电容不得超过1pF。3 方法整信号游、的励电平。首出电平，使加在被测晶体元件上的电平不超过在规定工作条件下的最大掉晶体元件的静电容叭，然后在整个频率范围内扫描，观测电桥出，从而测生谐振。注:测量应在静态条件下进行;但只要确定了与静态方法之闯适当的相互关系。则频率扫描将是容许的.3.1 初始平3.1.1 为了使初始平衡主要体现晶体元件的并电容Oto平衡，初始平衡频率应该离标称串联谐振频率足够远。平衡频率

8、的选择通常应使扫描频率位于平衡频率每侧的一个倍。3.1.2 初始平衡值是在平衡频率下将晶体元件短路和不短路时实测电平之差的分贝数。初始平衡应该是下列情况之一za)绝对响应至少应比被测晶体元件的规定极限大20dB。的微分响应至少应比在寄生响应频卒处无寄生响应时的平滑的曲线上的电平高20dB0 c)如果对晶体元件的绝对响应和微分响应的要求都已有规定，则以上述a)和b)中较大者为准。3.2 绝对响应的削完成初始平衡。调整信号频率，使在寄生谐振时传输最大。记下检测器给定偏转时的衰减器的调定值。短路晶fJ;二元件，调整衰减器，使检测器偏转与短路前的相同。以分贝数表示的衰减器两次调定值之二就是绝对响应。3

9、.3 微分响应的测量3 SJ/Z 9156 87 一一一一础一一完成初始平衡。整版卒到寄生响应的峰点。记F检扭i器给定偏转时衰减器的调定值。缓慢调整频率到同一奇生响应向战谷，重新调整哀减楼，也i:检汹器的偏转和寄生响应峰点时的偏转相同。以分贝数表示的衰减指两次调走值之差就是微分响应。信号衰减器一 RT-一终核电阻，见2.4条z R 电桥 R T -一-一丁D - 检测器o A 3.5pF的固定电容器，又当晶体元件的00小于3.5pF时才使用sOB一-3.550pF的低耗可调空气电容器(带陶瓷绝缘于可调性z最小电容时为O.002pF，最大电容时为O.015pFJR一一表减器的匹配电阻FT一一变压

10、器，为了使初级线圈的阻抗与表减器匹配，RT/5, 推荐佳(举例): R一一75Q土5%初Jl.阻Jk.:75 0 ;.k_主1l阻Jk.z110 a 次组线圈平衡:30dB 在整个使用的须卒;年国内变压器的表耗变化IO.5dB 图l电Z各图其次纸钱圈竹阻抗应小于4 SJjZ 9156一盯gl 初始平衡聪懈得缸垣非J咽啤也眼Hm宫里非寄生响应分响应绝对响应寄生响应率(Hz)图2微分响应和绝对响应的示意图2章滤波晶体元件寄生响应的频率和等效电阻的基准测量方法 理将被测晶体元件接入测量电桥，用一个小电阻与电桥的输出端并接。平衡掉晶体元件的并电容，并在所测试的整个频率范围内改变频率。对于这一范围内所遇

11、到的寄生响应，其率是作为电桥不平衡输出呈现最大值时的频率而被测定的。根据寄生响应附近电桥不平衡输出的最大和最小值之差可以计算等效电阻。2 电路见国3。2.1信在信号源所调频率的两侧的10%内，所调频率以外的总输出电平至少应比主输出电平低80dB。在检测元件处测量时，信号据所调频率的任何谐波战输出电平至少应比基频电平低6dB。如果需要，可以用谐波抑制滤波器。2.2 检测器5 Sl/Z &156一盯与信号源一起使用时，其灵敏度应该z -一输入电平阔的变化，比用一个等于100R的电阻器代替晶体元件时所得到的电平低45dB的(R等于终端电阻器的值。输入阻抗的绝对值不得小于30R。美于选择性，见31条。

12、2.3 电桥电路i毡桥电路应满足下列试在!l:出电平用一个质地优良，电容量适当的电容器代替晶体元件。按照第2章3.1条完成初始平衡。在规定的频率范围扫描，并观测不平衡输出电压，其变化不得太于10dB。注:也可用导通导纳电桥，但必须事先确定它与上述电桥也路的相互关系。2.4 端接电阻器R端接电阻器R)1自阻值应比平衡阻扰的阻抗绝对值小得多。实用值为z率低于100kHz时R=3300 Q d干介于100kHz和lMHz之间时R=3300 率介于1MHz和10MHz之间时R=330于10MHz和100MHz之间时R=100 允许偏差为土5%。2.5 负载电阻器RL负载电阻器RL应该与信号源以及连接电

13、缆的特性阻抗相匹配。3 测量方法3.1 初始平衡调整信号源的输出电平，使得在此项测量所规定的最大激励电平。调整到远离主其每侧的倍频程内。记下检测器由于终端电阻器R两器，使检测器达到同一读数。衰3.2 响应的率范围内率下，任何寄生模式的某一频率。残留不平衡输出电压所产生的小于85dB。超晶体元件使扫频范围在而后在规寇的频率范围扫描，当险测到某一寄生谐振时重新调整电桥平衡，使在最大输出的两侧产生一不平衡输出，官至少应比寄生响应峰点的最大输出小20dB。然后将频率调整到寄生谐振的峰点，并记下检测器的读数。调整衰减器使检测器达到同一读数。于是，寄生模式的等效电阻是Rm= R X 10X/20. . (

14、3) 6 y可以用一个串联谐振频率和动态率范围内，该基准晶体元件应该设有寄输出是奇生响应等放电阻的一个直接量庭，而电桥输出电压可以作为频率回 !j衰减器(!JT +俨/YVV.I 1 ., !jd SJ/Z 9156 87 这里s是以dB表示的衰减器读数。3.3 例行调j当必须测量一系列相同的晶体元件时，平衡电感极其接近标称值的基准晶体元件代替。在生模式。于是，不的函数记录下来。器检 民 R L 率和等效电阻的电路 用基准方法测量滤J皮晶体;iL件寄生谐振的- !ll 图37 SJjZ 9156 87 A 滤波器晶体元件寄生响应的和等效电阻基准方法的说明有寄生谐振的晶体元件可以用价+1)个而不

15、是一个动态支路(0lLlR 1是主模支路的等放电路表示。刨四-甸-C，窜。.串C，L.在L，-l L, R, _ I I R. I I日，-_-_ - L m m m CII + I Ln+、Rn +1 一一一c o 补偿掉并电容矶，并在一定范围内改变加到测量电路的信号频率，就能范围内每一寄生模附谐振频率。根据寄生谐振附近晶体元件阻扰的最小和定这一频率求出等效电阻值。在第2章第2条所述的电路图中，电以及0.达到平衡的。电别通过电位器矶和电容器y这里示出一个简化的电路图，用导纳Y表示其可变部分。、， R L - R L T U; x R Uu 电脑和RL与射频信号源匹配。电桥的输出由一个低阻值的

16、终端电阻器R分路。频半变化时，连续指示处不平衡输出仇。平特性的不规州性是试验晶体元件的寄生谐振造成的。利用衰减器测寇电桥不出电压Uu和相应的输入电压Ui之胁-w闹。对于记始平衡，导纳Y近似等于00。应该选择端接电阻器R的值比1/。小得多，因而在不平衡的情况下，实际上所有电流都将通过晶体元件和端接电阻器。这就表示在具有等效电阻R血的奇生首振时，下面的方程是正确的z8 SJjz 9156 87 Rm= 或者，当R皿R，U，Uu时，Rm.罩ZTER 只有当寄生模的等效电阻比负载电阻RL大得多时，使用电桥才能具有足够的准确度。为了准确地测量Rm，应该在导纳圆的相交点上平衡电桥。因此曹最大导纳两是相等的。只要寄生模的导纳圃精确地位于主谐振的导纳圆上见下图)，就可能以足够的准确度测量该寄生模的动态电阻。平衡9 x U U 一句.平衡(0 气JR.一一一一一-.