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Pasternack博客

论可调谐谐振器,及其与滤波器和振荡器之关系(下)

在上周的博文中,我们介绍和描述了目前存在的若干种可调谐谐振器。本周,我们将介绍更多类型的可调谐谐振器,并对其优缺点加以探讨。

晶体谐振器

石英晶体具有压电特性(即在机械受力时产生电荷的能力),因此用作高质量的机电谐振器。当压电材料机械受力时,其正负电荷的中心发生移位,从而产生外部电场。与此相反,在压电材料上施加外部电场时,可使得该材料发生拉伸或压缩。石英晶体谐振器便是利用这一原理制成的器件,其中,首先将石英切割为具有特定尺寸的薄片,然后将该石英片置于两个电极之间即可。由于石英的切割方式决定了谐振器的物理和电气参数,因此石英片按照晶体原材料的切割方法分为不同类型。例如,AT石英片用于要求振荡器在500kHz~约300MHz范围内工作的电子设备,而BT石英片能够以2.536MHz/mm的频率常数提供可重复特性。虽然BT石英片的温度稳定性不如AT石英片,但由于频率常数较高,因此可用于高频应用。

陶瓷谐振器

陶瓷谐振器的精确度劣于石英晶体,但由于价格便宜,因此可以在精确度要求不高的应用中用作晶体谐振器的替代品。陶瓷谐振器的工作原理类似于晶体谐振器,也基于材料的压电特性,相应材料例如有钛酸铅锆(PZT)。在陶瓷谐振器中,陶瓷基板由顶底两个金属电极夹置于其间。当电极上施加电压时,陶瓷基板开始振动,从而产生取决于基板材料厚度的共振频率。

SAW和BAW谐振器

类似于晶体谐振器,表面声波(SAW)谐振器同样用于高频应用。表面声波(SAW)谐振器由叉指式换能器构成,该换能器的压电材料上设有由两个光刻工艺形成的光栅反射器。光刻为一种利用光将光敏化学光致抗蚀剂(也称光刻胶)上的几何图案转移至基板上的工艺。所述两个反射器形成谐振腔,而该谐振腔进一步由所述换能器连接至外部电路。SAW谐振器的用途包括汽车遥控车门(RKE)装置、安保系统及车库开门装置。BAW谐振器的原理类似于SAW谐振器,只不过其谐振效应由体声波,而非表面声波产生。

YIG谐振器

钇铁石榴石(YIG)谐振器用作振荡器和滤波器元件。YIG是一种合成石榴石,该材料的磁性使得其能够以高Q值和低相位噪声的方式振动,从而实现多倍频程带宽。在使用球形钇铁石榴石单晶作为谐振子的结构中,该球形谐振子安装于陶瓷棒上,并且由设于谐振子周围的一对极小的半圆环进行电磁耦合。其中,为了防止直接电磁耦合,所述一对半圆环相互垂直设置。YIG谐振器的一项优点在于,其允许通过调节磁场强度,将频率调谐至3GHz~50GHz范围内的任一点上。除此之外,通过将多个上述由球形谐振子和一对半环组成的结构相互级联,还可制成YIG滤波器。