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    國外機械濾波器的簡介
    來源:武華科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:3544    【收藏本頁】

       一九四七年阿德來在美國“電子學”雜志上發表了矩形片狀機械濾波器以來,由于它具有一般濾波器不及的優點,因此得到各國有關人員重視。49~52年四年發展很快,53年在美國就有商品問世。美國、日本、西德、蘇聯等國都先后公布了自己的機械濾波器有關資料和樣品。用得最多的是在100~600KHz頻段的中頻帶通濾波器,因為56年起晶體及頻率綜合技術的發展,解決了單邊帶通信的根本問題,使單邊帶通信技術迅速發展。這樣,對中頻帶通濾波器提出了高的要求。人們認為,在這個頻段里機械濾波器有著比晶體濾波器的優越性,甚至有人說機械濾波器在接收機中“出盡了風頭”。與此同時其他無線電、有線電通訊設備、測量儀器、遙控遙測中都廣泛地使用,對減小這些設備的體積、提高性能起到了相當重要的作用。

    一、幾個國家的機械濾波器的特點

    1.美國
        有代表性的,一家是無線電公司主要生產圓棒縱振和圓棒扭振機械濾波器,換能器采用磁致伸縮金屬絲或磁致伸縮鐵氧體。另一家是柯林公司他生產圓盤彎曲振動機械濾波器、換能器采用磁致伸縮鎳金屬絲。這兩家公司制作的機械濾波器加工都比較精細,性能比較高,使用溫度范圍比較寬。一般地說,濾波器使用溫度范圍在-40℃~+85℃頻率溫度系數為2×10-6/℃。換能器頻率溫度系數在2×10-5/℃左右。他們都不太輕易使用壓電換能器,近來也在一些產品中采用壓電換能器,但是相當謹慎的。
    2.西德
         以德律風振為例主要生產扭振棒狀機械濾波器,換能器常用鐵氧體換能或壓電換能,其他形式換能也有。
    3.日本
        除中頻濾波器外,低頻機械濾波器形式很多,而且隨時發表新結構,應用范圍也很廣。但無論那種形式的機械濾波器幾乎都采用壓電換能??偟膩砜?,零件制作都較粗糙,使用溫度范圍都較窄,頻率溫度系數較大。一般使用溫度在-10℃~+60℃或更窄些,頻率溫度系數5×10-6/℃左右,甚至更差些。換能器用的壓電陶瓷的頻率溫度系數為50×10-5/℃。

    二、在多路載波機中使用的話路機械濾波器

        由于載波通信技術的發展,近年來不少國家對載波調制方式進行了改變,隨之而改變的是話路濾波器。這里只介紹一下比較成熟的幾種話路機械濾波器。
    1.一次調制方案用的話路機械濾波器
        這種方案是在60~108KHz頻段內,每隔4KHz一種,共用十二種機械濾波器來完成一次調制。美國是用如圖1所示的磁致伸縮換能的圓盤彎曲振動機械濾波器來完成;日本是用如圖2所示的壓電換能的縱振折迭式機械濾波器來完成;蘇聯是用如圖3所示的磁致伸縮鐵氧體換能的扭振棒狀啞鈴型機械濾波器來完成。上述各國中同時示出了它們的特性,從有關資料可知,它們都能滿足各自的載波通路特性要求。就制作工藝來看,日本縱振折迭式機械濾波器,結構簡單,對零件加工精度要求不高,制造容易,適宜大批生產,但體積和重量較美國和蘇聯的兩種大。美國的圓盤機械濾波器結構較復雜,在60~108KHz頻段內,圓盤振子值量較大,用細絲耦合機械強度較差。蘇聯扭振棒狀啞鈴型機械濾波器之啞鈴型振子形狀較復雜,加工相當困難,如果說要適應話路濾波器成千上萬甚至更大量的要求也許是很不適應的。


    圖1(a)


    圖1(b)

    2.預調制方案的話路機械濾波器
        西德提出了一種以圖4a所示的50KHz機械濾波器來完成的預先調制方案。這個濾波器為圓棒彎曲振動縱耦合的機械濾波器。圖4b為多路載波機中使用的兩個話路盤,上為65年使用LC濾波器完成的話路盤,下為70年開始使用該機械濾波器完成的話路盤。其特性如圖4c所示,它能滿意地達到CCTTT1/20。由于這種機械濾波器頻率低,對于加工制作要求不高,再加之它用在話路的品種單一,這為話路濾波器大用量的自動化生產創造了條件。就濾波器而言,這種型式是大有可取之處,至于在我國是否采用預先調制方案,希整機制式有關同志考慮。
        上述這些話路機械濾波器樣品及特性,僅為我們摘錄的一部分,可以看出各國對機械濾波器使用在載波話路的研究是極為重視的,并研制生產了滿足自己要求的話路機械濾波器。但這些機械濾波器的群延失真都比較大,一般在0.5mS左右(600Hz~3000Hz),對于滿足高速數傳的要求,也許是值得進一步探討得問題。美國最近提出了以圓盤橋接型機械濾波器用內部延時均衡來減少群延時失真,其實驗水平能把群延時失真降低到37μS,這樣便能滿意地解決高速數傳對載波信道的要求。

    圖 3
     
    圖4a 扭振50KHz時的機械通路濾波器
    之不同結構形式
    上 衰減極的機械濾波器
    中 無線圈濾波器
    下 電氣終端回路無衰減極的濾波器
    圖4b 通路搬移設備
    圖4c 50KHz機械通路濾波器,通帶范圍工作衰耗的溫度特性

     

    主要參考資料

    (1) 電子技術譯叢,南京有限電廠72年第1期
    (2) 一種單邊帶盤線型機械濾波器,IEEE Transactions ON COMPONENT PARTS 1964 No.4
    (3) 新式單邊帶機械濾波器,上海408信箱,譯自1970 Wescon Technical papaers.
    (4) 電機械濾波器的通路設備,Siemens-Zeieschrift 1972.3.
    注:此論文發表在1972年3月通訊兵部在南京召開的機械濾波器座談會,刊登在“機械濾波器座談會交流資料匯編
    ”。

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