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国外机械滤波器的简介
来源:武华科技   发布时间:2012-08-20  浏览数:2838    【收藏本页】

   一九四七年阿德来在美国“电子学”杂志上发表了矩形片状机械滤波器以来,由于它具有一般滤波器不及的优点,因此得到各国有关人员重视。49~52年四年发展很快,53年在美国就有商品问世。美国、日本、西德、苏联等国都先后公布了自己的机械滤波器有关资料和样品。用得最多的是在100~600KHz频段的中频带通滤波器,因为56年起晶体及频率综合技术的发展,解决了单边带通信的根本问题,使单边带通信技术迅速发展。这样,对中频带通滤波器提出了高的要求。人们认为,在这个频段里机械滤波器有着比晶体滤波器的优越性,甚至有人说机械滤波器在接收机中“出尽了风头”。与此同时其他无线电、有线电通讯设备、测量仪器、遥控遥测中都广泛地使用,对减小这些设备的体积、提高性能起到了相当重要的作用。

一、几个国家的机械滤波器的特点

1.美国
    有代表性的,一家是无线电公司主要生产圆棒纵振和圆棒扭振机械滤波器,换能器采用磁致伸缩金属丝或磁致伸缩铁氧体。另一家是柯林公司他生产圆盘弯曲振动机械滤波器、换能器采用磁致伸缩镍金属丝。这两家公司制作的机械滤波器加工都比较精细,性能比较高,使用温度范围比较宽。一般地说,滤波器使用温度范围在-40℃~+85℃频率温度系数为2×10-6/℃。换能器频率温度系数在2×10-5/℃左右。他们都不太轻易使用压电换能器,近来也在一些产品中采用压电换能器,但是相当谨慎的。
2.西德
     以德律风振为例主要生产扭振棒状机械滤波器,换能器常用铁氧体换能或压电换能,其他形式换能也有。
3.日本
    除中频滤波器外,低频机械滤波器形式很多,而且随时发表新结构,应用范围也很广。但无论那种形式的机械滤波器几乎都采用压电换能。总的来看,零件制作都较粗糙,使用温度范围都较窄,频率温度系数较大。一般使用温度在-10℃~+60℃或更窄些,频率温度系数5×10-6/℃左右,甚至更差些。换能器用的压电陶瓷的频率温度系数为50×10-5/℃。

二、在多路载波机中使用的话路机械滤波器

    由于载波通信技术的发展,近年来不少国家对载波调制方式进行了改变,随之而改变的是话路滤波器。这里只介绍一下比较成熟的几种话路机械滤波器。
1.一次调制方案用的话路机械滤波器
    这种方案是在60~108KHz频段内,每隔4KHz一种,共用十二种机械滤波器来完成一次调制。美国是用如图1所示的磁致伸缩换能的圆盘弯曲振动机械滤波器来完成;日本是用如图2所示的压电换能的纵振折迭式机械滤波器来完成;苏联是用如图3所示的磁致伸缩铁氧体换能的扭振棒状哑铃型机械滤波器来完成。上述各国中同时示出了它们的特性,从有关资料可知,它们都能满足各自的载波通路特性要求。就制作工艺来看,日本纵振折迭式机械滤波器,结构简单,对零件加工精度要求不高,制造容易,适宜大批生产,但体积和重量较美国和苏联的两种大。美国的圆盘机械滤波器结构较复杂,在60~108KHz频段内,圆盘振子值量较大,用细丝耦合机械强度较差。苏联扭振棒状哑铃型机械滤波器之哑铃型振子形状较复杂,加工相当困难,如果说要适应话路滤波器成千上万甚至更大量的要求也许是很不适应的。


图1(a)


图1(b)

2.预调制方案的话路机械滤波器
    西德提出了一种以图4a所示的50KHz机械滤波器来完成的预先调制方案。这个滤波器为圆棒弯曲振动纵耦合的机械滤波器。图4b为多路载波机中使用的两个话路盘,上为65年使用LC滤波器完成的话路盘,下为70年开始使用该机械滤波器完成的话路盘。其特性如图4c所示,它能满意地达到CCTTT1/20。由于这种机械滤波器频率低,对于加工制作要求不高,再加之它用在话路的品种单一,这为话路滤波器大用量的自动化生产创造了条件。就滤波器而言,这种型式是大有可取之处,至于在我国是否采用预先调制方案,希整机制式有关同志考虑。
    上述这些话路机械滤波器样品及特性,仅为我们摘录的一部分,可以看出各国对机械滤波器使用在载波话路的研究是极为重视的,并研制生产了满足自己要求的话路机械滤波器。但这些机械滤波器的群延失真都比较大,一般在0.5mS左右(600Hz~3000Hz),对于满足高速数传的要求,也许是值得进一步探讨得问题。美国最近提出了以圆盘桥接型机械滤波器用内部延时均衡来减少群延时失真,其实验水平能把群延时失真降低到37μS,这样便能满意地解决高速数传对载波信道的要求。

图 3
 
图4a 扭振50KHz时的机械通路滤波器
之不同结构形式
上 衰减极的机械滤波器
中 无线圈滤波器
下 电气终端回路无衰减极的滤波器
图4b 通路搬移设备
图4c 50KHz机械通路滤波器,通带范围工作衰耗的温度特性

 

主要参考资料

(1) 电子技术译丛,南京有限电厂72年第1期
(2) 一种单边带盘线型机械滤波器,IEEE Transactions ON COMPONENT PARTS 1964 No.4
(3) 新式单边带机械滤波器,上海408信箱,译自1970 Wescon Technical papaers.
(4) 电机械滤波器的通路设备,Siemens-Zeieschrift 1972.3.
注:此论文发表在1972年3月通讯兵部在南京召开的机械滤波器座谈会,刊登在“机械滤波器座谈会交流资料汇编
”。