利用聲表濾波器原理制成收音機,解決人老孤單
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：jinluodz 2013年07月29
中國公民中，老年人的比例在占大成，他們操勞著一輩子，好不容易閑下來了，寂寞與孤單迅馳而來。在我們在那座小市里，些許的年輕娃們，安撫于老人的禮物，便是收音機，戲曲歌曲都有在里頭，這從一方面的來解決人老孤單，有收音機作陪。收音機中，最大的功臣要屬聲表面濾波器了，下面我們來詳情介紹下，聲表面波濾波器（SAWF）是利用壓電材料的壓電效應(yīng)和聲特性來工作的。具有壓電效應(yīng)的材料能起到換能器的作用，它可以將電能轉(zhuǎn)換成機械能，反之亦然。壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)。所謂正壓電效應(yīng)是指壓電材料受力變形產(chǎn)生電荷，因而產(chǎn)生電場的效應(yīng)，即由機械能轉(zhuǎn)換為電能，反壓電效應(yīng)是指壓電材料在外加電場的作用下，產(chǎn)生機械形變的效應(yīng)，也即由電能轉(zhuǎn)換為機械能。
這種濾波器的基片是由壓電材料（如鈮酸鋰或石英晶體）制成，在基片上蒸鍍兩組“叉指電極”，一般由金屬薄膜用光刻工藝刻成。左側(cè)接信號源的一組稱為發(fā)送換能器，右側(cè)接負載的一組稱為接收換能器，圖中a、b分別為電極寬度和極間距離，W為相鄰叉指對的重疊長度，稱為“叉指孔徑”。當(dāng)交變的電信號us加到發(fā)送換能器的兩個電極上時，通過反壓電效應(yīng)，基片材料就會產(chǎn)生彈性形變，這個隨信號變化的彈性波，即“聲表面波”，它將沿著垂直于電極軸向（圖中x方向）向兩個方向傳播，一個方向的聲表面波被左側(cè)的吸聲材料吸收，另一方向的聲表面波則傳送到接收換能器，由正壓電效應(yīng)產(chǎn)生了電信號，再送到負載RL。但叉指換能器的形狀不同時，濾波器對不同頻率信號的傳送與衰減能力就會不一樣。
下面是聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖
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為了簡便起見，僅分析“均勻”型叉指換能器的頻率特性。所謂“均勻”型就是指圖2—12中各叉指對的參數(shù)a、b、W都相同，設(shè)換能器有n+1個電極，并把換能器分為n節(jié)或N個周期（N=n/2），各電極將激發(fā)出相同數(shù)量的聲表面波，聲表面波的波長由指裝點基的寬度a和間隔b決定，聲表面波的頻率與傳播速度有關(guān)，其自然諧振頻率（或機械諧振頻率）為
v是聲表面波的傳播速度，約為3×103m/s，比光速小很多，比聲速高9倍多。在f0一定，速度v低時（a+b）就可以小，所以聲表面波器件的尺寸可以做得很小，但f0很低，則（a+b）就增大，SAWF的尺寸就增大，因此它適合工作在高頻或超高頻段。
叉指換能器的尺寸決定后，換能器的f0就固定了，當(dāng)外加信號的頻率等于f0時，換能器各節(jié)電極所激發(fā)的聲表面波同相疊加，振幅最大，即所激發(fā)出的聲表面波幅值最大；當(dāng)外加信號的頻率偏離f0時，換能器各節(jié)電極所激發(fā)的聲表面波振幅值基本不變，但相位發(fā)生變化，其矢量疊加會使振幅值減小，并隨頻率偏離的大小而變化，有時完全對消。根據(jù)理論分析可知，其頻率特性曲線呈現(xiàn) sinx/x函數(shù)形式，式中x=Nπ?f/f0 。由信號分析可知，矩形脈沖信號的幅頻特性也呈現(xiàn)sinx/x 函數(shù)形式，所以上述均勻叉指換能器的信號脈沖是矩形，與叉指重疊部分的幾何形狀（矩形）完全相同。由此可見，叉指換能器的幾何形狀同它的沖擊響應(yīng)h(t)對應(yīng)，由此可求得其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(jω)。叉指換能器的特點即它的幾何形狀同信號響應(yīng)之間存在著特別簡單的關(guān)系。
在選用聲表波濾波器注意事項（1）聲表面波濾波器的圖像載頻有38MHZ和37MHZ兩種類型，在選用時應(yīng)該弄清楚電路需要的聲表面波濾波器是那種類型。（2）聲表面波濾波器的插入損耗很大，達20dB以上，在使用時需要加大器補償。（3）聲表面波濾波器內(nèi)部漏電，開路，損壞或接觸不良時，彩電會出現(xiàn)無圖像，無聲音，但有雜波和沙沙聲或圖像閃動，揚聲器有“咔咔”等聲現(xiàn)象。聲表面波濾波器損壞后，應(yīng)盡可能換上與原型號的聲表面波濾波器，也可以用于其參數(shù)相近，引腳排列相同的其他型號聲表面波濾波器代替。
聲表面波濾波器應(yīng)用電路有多種，但作為濾波器，除輸入和輸出四端外，其余端口均為敝頻層或金屬殼體，作為中頻選頻濾波器，若電視機的中放增益夠大，可將符合中頻響應(yīng)要求的聲表面波濾波器前加一級前置放大級，用于彌補聲表面波濾波器的插入損耗，在應(yīng)用時，必須注意外殼接地應(yīng)良好，因為他的接地端與屏蔽電極相通，這個電極是用來隔離輸出與輸入之間的分布電容的。
這種濾波器的基片是由壓電材料（如鈮酸鋰或石英晶體）制成，在基片上蒸鍍兩組“叉指電極”，一般由金屬薄膜用光刻工藝刻成。左側(cè)接信號源的一組稱為發(fā)送換能器，右側(cè)接負載的一組稱為接收換能器，圖中a、b分別為電極寬度和極間距離，W為相鄰叉指對的重疊長度，稱為“叉指孔徑”。當(dāng)交變的電信號us加到發(fā)送換能器的兩個電極上時，通過反壓電效應(yīng)，基片材料就會產(chǎn)生彈性形變，這個隨信號變化的彈性波，即“聲表面波”，它將沿著垂直于電極軸向（圖中x方向）向兩個方向傳播，一個方向的聲表面波被左側(cè)的吸聲材料吸收，另一方向的聲表面波則傳送到接收換能器，由正壓電效應(yīng)產(chǎn)生了電信號，再送到負載RL。但叉指換能器的形狀不同時，濾波器對不同頻率信號的傳送與衰減能力就會不一樣。
下面是聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖
為了簡便起見，僅分析“均勻”型叉指換能器的頻率特性。所謂“均勻”型就是指圖2—12中各叉指對的參數(shù)a、b、W都相同，設(shè)換能器有n+1個電極，并把換能器分為n節(jié)或N個周期（N=n/2），各電極將激發(fā)出相同數(shù)量的聲表面波，聲表面波的波長由指裝點基的寬度a和間隔b決定，聲表面波的頻率與傳播速度有關(guān)，其自然諧振頻率（或機械諧振頻率）為
v是聲表面波的傳播速度，約為3×103m/s，比光速小很多，比聲速高9倍多。在f0一定，速度v低時（a+b）就可以小，所以聲表面波器件的尺寸可以做得很小，但f0很低，則（a+b）就增大，SAWF的尺寸就增大，因此它適合工作在高頻或超高頻段。
叉指換能器的尺寸決定后，換能器的f0就固定了，當(dāng)外加信號的頻率等于f0時，換能器各節(jié)電極所激發(fā)的聲表面波同相疊加，振幅最大，即所激發(fā)出的聲表面波幅值最大；當(dāng)外加信號的頻率偏離f0時，換能器各節(jié)電極所激發(fā)的聲表面波振幅值基本不變，但相位發(fā)生變化，其矢量疊加會使振幅值減小，并隨頻率偏離的大小而變化，有時完全對消。根據(jù)理論分析可知，其頻率特性曲線呈現(xiàn) sinx/x函數(shù)形式，式中x=Nπ?f/f0 。由信號分析可知，矩形脈沖信號的幅頻特性也呈現(xiàn)sinx/x 函數(shù)形式，所以上述均勻叉指換能器的信號脈沖是矩形，與叉指重疊部分的幾何形狀（矩形）完全相同。由此可見，叉指換能器的幾何形狀同它的沖擊響應(yīng)h(t)對應(yīng)，由此可求得其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(jω)。叉指換能器的特點即它的幾何形狀同信號響應(yīng)之間存在著特別簡單的關(guān)系。
在選用聲表波濾波器注意事項（1）聲表面波濾波器的圖像載頻有38MHZ和37MHZ兩種類型，在選用時應(yīng)該弄清楚電路需要的聲表面波濾波器是那種類型。（2）聲表面波濾波器的插入損耗很大，達20dB以上，在使用時需要加大器補償。（3）聲表面波濾波器內(nèi)部漏電，開路，損壞或接觸不良時，彩電會出現(xiàn)無圖像，無聲音，但有雜波和沙沙聲或圖像閃動，揚聲器有“咔咔”等聲現(xiàn)象。聲表面波濾波器損壞后，應(yīng)盡可能換上與原型號的聲表面波濾波器，也可以用于其參數(shù)相近，引腳排列相同的其他型號聲表面波濾波器代替。
聲表面波濾波器應(yīng)用電路有多種，但作為濾波器，除輸入和輸出四端外，其余端口均為敝頻層或金屬殼體，作為中頻選頻濾波器，若電視機的中放增益夠大，可將符合中頻響應(yīng)要求的聲表面波濾波器前加一級前置放大級，用于彌補聲表面波濾波器的插入損耗，在應(yīng)用時，必須注意外殼接地應(yīng)良好，因為他的接地端與屏蔽電極相通，這個電極是用來隔離輸出與輸入之間的分布電容的。
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