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利用声表滤波器原理制成收音机,解决人老孤单

来源:http://www.jinluodz.com 作者:jinluodz 2013年07月29
    中国公民中,老年人的比例在占大成,他们操劳着一辈子,好不容易闲下来了,寂寞与孤单迅驰而来。在我们在那座小市里,些许的年轻娃们,安抚于老人的礼物,便是收音机,戏曲歌曲都有在里头,这从一方面的来解决人老孤单,有收音机作陪。收音机中,最大的功臣要属声表面滤波器了,下面我们来详情介绍下,声表面波滤波器(SAWF)是利用压电材料的压电效应和声特性来工作的。具有压电效应的材料能起到换能器的作用,它可以将电能转换成机械能,反之亦然。压电效应包括正压电效应和反压电效应。所谓正压电效应是指压电材料受力变形产生电荷,因而产生电场的效应,即由机械能转换为电能,反压电效应是指压电材料在外加电场的作用下,产生机械形变的效应,也即由电能转换为机械能。     
    这种滤波器的基片是由压电材料(如铌酸锂或石英晶体)制成,在基片上蒸镀两组“叉指电极”,一般由金属薄膜用光刻工艺刻成。左侧接信号源的一组称为发送换能器,右侧接负载的一组称为接收换能器,图中a、b分别为电极宽度和极间距离,W为相邻叉指对的重叠长度,称为“叉指孔径”。当交变的电信号us加到发送换能器的两个电极上时,通过反压电效应,基片材料就会产生弹性形变,这个随信号变化的弹性波,即“声表面波”,它将沿着垂直于电极轴向(图中x方向)向两个方向传播,一个方向的声表面波被左侧的吸声材料吸收,另一方向的声表面波则传送到接收换能器,由正压电效应产生了电信号,再送到负载RL。但叉指换能器的形状不同时,滤波器对不同频率信号的传送与衰减能力就会不一样。
下面是声表面波滤波器结构示意图

    为了简便起见,仅分析“均匀”型叉指换能器的频率特性。所谓“均匀”型就是指图2—12中各叉指对的参数a、b、W都相同,设换能器有n+1个电极,并把换能器分为n节或N个周期(N=n/2),各电极将激发出相同数量的声表面波,声表面波的波长由指装点基的宽度a和间隔b决定,声表面波的频率与传播速度有关,其自然谐振频率(或机械谐振频率)为 
     v是声表面波的传播速度,约为3×103m/s,比光速小很多,比声速高9倍多。在f0一定,速度v低时(a+b)就可以小,所以声表面波器件的尺寸可以做得很小,但f0很低,则(a+b)就增大,SAWF的尺寸就增大,因此它适合工作在高频或超高频段。      
    叉指换能器的尺寸决定后,换能器的f0就固定了,当外加信号的频率等于f0时,换能器各节电极所激发的声表面波同相叠加,振幅最大,即所激发出的声表面波幅值最大;当外加信号的频率偏离f0时,换能器各节电极所激发的声表面波振幅值基本不变,但相位发生变化,其矢量叠加会使振幅值减小,并随频率偏离的大小而变化,有时完全对消。根据理论分析可知,其频率特性曲线呈现 sinx/x函数形式,式中x=Nπ?f/f0 。由信号分析可知,矩形脉冲信号的幅频特性也呈现sinx/x 函数形式,所以上述均匀叉指换能器的信号脉冲是矩形,与叉指重叠部分的几何形状(矩形)完全相同。由此可见,叉指换能器的几何形状同它的冲击响应h(t)对应,由此可求得其网络函数H(jω)。叉指换能器的特点即它的几何形状同信号响应之间存在着特别简单的关系。
    在选用声表波滤波器注意事项(1)声表面波滤波器的图像载频有38MHZ和37MHZ两种类型,在选用时应该弄清楚电路需要的声表面波滤波器是那种类型。(2)声表面波滤波器的插入损耗很大,达20dB以上,在使用时需要加大器补偿。(3)声表面波滤波器内部漏电,开路,损坏或接触不良时,彩电会出现无图像,无声音,但有杂波和沙沙声或图像闪动,扬声器有“咔咔”等声现象。声表面波滤波器损坏后,应尽可能换上与原型号的声表面波滤波器,也可以用于其参数相近,引脚排列相同的其他型号声表面波滤波器代替。
    声表面波滤波器应用电路有多种,但作为滤波器,除输入和输出四端外,其余端口均为敝频层或金属壳体,作为中频选频滤波器,若电视机的中放增益够大,可将符合中频响应要求的声表面波滤波器前加一级前置放大级,用于弥补声表面波滤波器的插入损耗,在应用时,必须注意外壳接地应良好,因为他的接地端与屏蔽电极相通,这个电极是用来隔离输出与输入之间的分布电容的。

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