Technologie Quarzfilter

Einführung Monolithische Quarzfilter Diskrete Quarzfilter Lineare Phasenfilter LC-Filter Elektrische Parameter von Filtern SAW-Filter Einführung Quarzfilter sind elektromechanische Filter, hergestellt aus hochwertigen Schwingquarzen. Sie nutzen den Piezoelektrischen Effekt um mittels Resonanz bestimmte Frequenzanteile eines Signalgemisches zu selektieren. Quarzfilter werden in der Regel als Bandpassfilter angeboten. Je nach Anwendungsgebiet können Quarzfilter grob in folgende fünf Kategorien eingeteilt werden: Monolithische Quarzfilter Der monolithische Quarzfilter zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Elektrodenpaare auf derselben Quarzscheibe (Blank) angebracht sind. Diese sind über die Quarzscheibe mechanisch miteinander gekoppelt, wodurch sich zusätzliche Resonanzmoden ergeben. Bei der symmetrischen Mode schwingen beide Resonatoren gleichphasig, bei der asymmetrischen Mode schwingen die die Resonatoren gegenphasig zueinander. Durch die Aufbringung von mehr als zwei Elektrodenpaaren könne auch mehrpolige Filter hergestellt werden. Diskrete Quarzfilter Diskrete Quarzfilter sind diskret aufgebaute elektrische Netzwerke, welche aus mehreren Schwingquarzen, Induktivitäten und Kapazitäten bestehen. Die von der KVG gelieferten Quarzfilter sind überwiegend Bandpassfilter mit Tschebyscheff-Charakteristik (theoretische Welligkeit 0,1 dB). Je nach Auswahl im Sperrbereich und der Restwelligkeit im Durchlassbereich kann zwischen Tschebyscheff- und Butterworth-Charakteristik (theoretische Restwelligkeit 0 dB) gewählt werden. Lineare Phasenfilter Um eine verzerrungsarme Übertragung von Signalen und Impulsen zu erreichen, sind Kristallfilter mit linearem Phasengang oder geringer Gruppenlaufzeitverzerrung erforderlich. Diese linearen Phasenfilter (Gauß- oder Bessel-Charakteristik) haben jedoch geringe Auswahlmöglichkeiten. Durch verschiedene Übertragungsfunktionen (Gauß 6 dB, Gauß 12 dB, EQR) zwischen Linearphasen- und Selektionsfilter kann eine bessere Selektivität erreicht werden, ohne die Gruppenlaufzeit im Durchlassbereich wesentlich zu verändern. LC-Filter LC-Filter sind eine Kombination aus Spulen und Kondensatoren anstelle eines Quarzes. Diese Filter bieten einen viel breiteren Durchlassbereich mit nahezu demselben Formfaktor wie Quarzfilter. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Störanfälligkeit eines LC-Filters. Ein Nachteil ist die höhere Temperaturanfälligkeit von LC-Filtern aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften von Spulen und Kondensatoren. Elektrische Parameter von Filtern A) Einfügungsdämpfung Zur Messung der Einfügungsdämpfung wird der Prüfadapter kurzgeschlossen und die imaginären Impedanzen werden bei der entsprechenden Mittenfrequenz kompensiert. Der sich daraus ergebende Dämpfungswert ist der entsprechende Bezugspunkt 0. Wenn die Filter in den Prüfadapter eingesetzt werden, ist die Einfügedämpfung die Differenz zwischen dem Mindestdämpfungswert des Filters und dem Bezugspunkt. B) Der Durchlassbereich zwischen zwei Frequenzen (f1, f2), in dem die Dämpfung gleich oder größer als ein bestimmter Wert sein sollte. Der Durchlassbereich bezieht sich meist auf die 3-dB- oder 6-dB-Punkte. C) Die Welligkeit des Durchlassbereichs ist die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Dämpfung im Durchlassbereich bzw. in einem bestimmten Bereich des Durchlassbereichs. D) Bereich, in dem die Restwelligkeit angegeben ist. Die KVG gibt diesen Bereich mit 80% der 3 dB-Bandbreite an. E) Der Sperrbere