陶瓷滤波器的原理、结构、优点、分类、型号与检测
出处:网络整理 发布于:2026-05-29 15:10:39
一、工作原理
陶瓷滤波器是利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器,常用的陶瓷滤波器是由锆钛酸铅{Pb(ZrTi)O3}压电陶瓷材料(简称PZT)制成的。
把陶瓷材料制成片状,经过直流高压极化后,它具有压电效应。所谓压电效应,就是把当陶瓷片受到机械力的作用而发生形变时,陶瓷片内将产生一定的电场,且它得的两面出现与形变大小成正比的符号相反、数量相等的电荷,即正压电效应。反之,若在陶瓷片两面之间加一定的电场,就会产生与电场强度成正比的机械形变,称为负压电效应。
因此,如果在陶瓷片的两面加一高频交流电压,就会产生机械形变振动,同时机械形变振动又会产生交变电场,即同时产生机械振动和电振荡。当外加高频电压信号的频率等于陶瓷片的固有振动频率时,将产生谐振,此时机械振动很强,相应的陶瓷片两面所产生的电荷量很大,外电路的电流也很大。总之,陶瓷片具有串联谐振特性,可用它来制作滤波器。
简单来说就是利用陶瓷材料压电效应实现电信号→机械振动→电信号的转化,从而取代部分电子电路中的LC滤波电路,使其工作更加稳定。
二、结构
普通陶瓷滤波器的结构很简单:将锆钛酸铅( PZT)或钛酸钡(BaTi0。)等陶瓷材料做成薄片,再在两面覆上银层,然后夹在有弹性的两个金属电极之间,并封装在塑料(或金属)外壳内,即制成二端陶瓷滤波器。二端陶瓷滤波器可以等效成一个LC谐振回路,其谐振曲线尖锐,谐振电阻小,但和LC单调谐回路一样,存在着通带窄和矩形系数差的缺点。其结构、符号、等效电路如图所示。如果把二端陶瓷滤波器的电极分割成互相绝缘的两部分,就构成了一个三端陶瓷滤波器。三端陶瓷滤波器可以等效成一个LC双调谐回路,因此它的通频带宽,矩形系数好,性能比二端陶瓷滤波器优越许多。其结构、符号、等效电路如图所示。
三、优点
陶瓷滤波器利用陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作,由数个1/4波长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。其显著特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄,特别适合便携电话、汽车电话、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤波。国外生产很多的是800MHz~1GHz范围内的系列EMI介质滤波器,其技术指标为插损2dB~3dB,波纹小于1dB,电压驻波比约1.5,带外抑制在规定频段内可达20dB以上。一些特殊要求点可达60dB左右,滤波特性优良。其开发方向是采用新型介质材料和其它谐振模式,设计制作新型的微型化、片式化、低插损、高衰减、高性能的EMI介质滤波器。
四、分类与用途
按幅频特性不同,可分为带阻滤波器(又称陷波器)、带通滤波器(又称滤波器)两类。带通滤波器的功能是让有限带宽内的频率信号顺利通过,而让此频率范围以外的频率信号受到衰减。带阻滤波器的功能是抑制某个频率范围内的频率信号,使其衰减,而让此频带以外的频率信号顺利通过。
彩电中的带通滤波器常用型号有LT5.5M、LT6.5M、LT6.5MA、LT6.5MB陶瓷滤波器;调频立体声收录机、收音机常用的10.7MHz中频滤波器有LT10.7MA、LT10.7 MB、LT10.7MC等,调幅收音机的中频滤波器有LT455、LT465等。
彩电中的带阻滤波器(陷波器)常用型号有XT4.43M、XT5.5MA、XT5.5MB、XT6.0MA、XT6.0MB、XT6.5MA、XT6.5MB等。
按引脚电极数目不同,可分常用的二端型、三端型两种,另外还有不常用的多端组合型。
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五、型号命名
国产陶瓷滤波器的型号命名遵循一般陶瓷元件的命名规则,其型号一般由5部分组成,格式和含义如图36-2所示。第1部分用字母表示产品功能,如“L”表示滤波器, “×”表示陷波器, “J”表示鉴频器, “Z”表示谐振器。第2部分用字母“T”表示生产材料为压电陶瓷。第3部分用字母“W”和下标数字表示外形尺寸,也有部分型号仅用字母“W”或“B”表示,而无下标数字。第4部分用“数字+字母(M或K)”表示标称频率。如465k表示标称频率为465kHz,10.7M则表示标称频率为10.7MHz。第5部分用字母表示产品类别或系列,有些产品省略了该部分。如LTW6.5M为中心频率是6.5MHz的陶瓷滤波器。实际上,大部分产品的型号命名中干脆省略了第3部分,大部分产品的外壳标志中叉省略了第2部分的字母“T”。
早期国产的陶瓷滤波器还有一种型号命名方法,这就是20世纪六七十年代国产的中、收音机里常用到的2L465A、3L465型陶瓷滤波器,其命名含义: “2”、 “3”分别表示二端产品和三端产品, “465”表示滤波器的谐振频率为465kHZ, “A”是生产序号。
由于现在许多厂家(包括外资厂商)生产的陶瓷滤波器,其型号命名规则是自行制定的,所以给人感觉是五花八门,没有规律可循。一般来说,使用者从产品的型号上只能看出标称频率,其他具体参数只能通过查阅产品手册或厂家说明书才能获得。
六、检测
可用万用表进行检测,具体方法如下:
1.万用表置R×10k档;
2.用红、黑表笔分别测二端或三端陶瓷滤波器任意两脚之间的正、反向电阻均应为∞,若测得阻值较小或为0Ω,可判定该陶瓷滤波器已损坏; 需说明的是,测得正、反向电阻均为∞不能完全确定该陶瓷滤波器完好,业余条件下可用代换法试验。
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