專利名稱：一種甚低頻小體積特種石英晶體濾波器及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾波器，尤其涉及一種IOKHz 15KHz甚低頻小體積特種石英晶體濾 波器及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
石英晶體元器件的諧振頻率與晶片體積成反比關(guān)系，即頻率越低，體積越大，這是 它的一個顯著特點，尤其是IOKHz 15KHz的石英晶體諧振器存在體積大、費原料、難加工、 成品率低的瑕疵，所以國內(nèi)外石英晶體元器件制造廠家都不將此類產(chǎn)品列入產(chǎn)品樣本中。現(xiàn)有技術(shù)中，國內(nèi)石英晶體濾波器最低頻率ΙΟΟΚΗζ，產(chǎn)品外形尺寸 83X63X26mm3,日本石英晶體濾波器最低頻率455KHz，外形尺寸64X25X22mm3，而 IOKHz 15KHz甚低頻小體積特種石英晶體濾波器關(guān)鍵是受石英晶體諧振器外形尺寸的影 響，所以國外公司為了實現(xiàn)整機體積小的特殊要求采用了機械濾波器，而機械濾波器存在 頻率溫度系數(shù)大、品質(zhì)因數(shù)低的明顯劣勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種甚低頻小體積特種石英晶體濾波器及其實現(xiàn)方法，石英晶體濾 波器的諧振頻率可以工作在甚低頻范圍，且體積比較小。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種甚低頻小體積特種石英晶體濾波器，包括采用兩節(jié)晶體窄帶差接橋型的濾 波電路及采用Tf厚度彎曲振蕩模式的第一石英晶體諧振器、第二石英晶體諧振器、第三 石英晶體諧振器和第四石英晶體諧振器；所述濾波電路包括第一電阻、第二電阻、第一電 容、第二電容、電感；第一電阻的一端分別與電感的一端、第一電容的一端、第一石英晶體諧振器的一 端連接，第一電阻的另一端、第一電容的另一端、電感的另一端分別接地；第二石英晶體諧 振器的一端接地，另一端分別與第一石英晶體諧振器的另一端、第三石英晶體諧振器的一 端、第四石英晶體諧振器的一端連接，第三石英晶體諧振器的另一端分別與第四石英晶體 諧振器的另一端、第二電容的一端及第二電阻的一端連接，第二電容的另一端與第二電阻 的另一端接地。上面所述的石英晶體濾波器的實現(xiàn)方法，包括選擇四個采用Tf厚度彎曲振蕩模式的石英晶體諧振器及采用兩節(jié)晶體窄帶差 接橋型的濾波電路；根據(jù)石英晶體諧振器的工作頻率、頻率溫度特性和等效參數(shù)確定切型；根據(jù)石英晶體諧振器對頻漂、頻率溫度特性的要求選取切角和確定誤差精度；根據(jù)Tf厚度彎曲振蕩模式和切型設(shè)計出電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀；根據(jù)設(shè)計出的電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀采用冷壓焊一次封裝技術(shù)將石 英晶體諧振器和濾波電路封裝起來。
本發(fā)明的石英晶體諧振器采用IX厚度彎曲振蕩模式，濾波電路為兩節(jié)晶體窄 帶差接橋型電路，而且石英晶體諧振器和濾波電路采用冷壓焊一次封裝技術(shù)進行封裝，相 對于傳統(tǒng)的二次封裝技術(shù)封裝起來體積很小；并且濾波電路和石英晶體諧振器的設(shè)計選 擇確保了濾波器的各項性能指標(biāo)，使得本發(fā)明的石英晶體濾波器可以工作在甚低頻范圍 (IOKHz 15KHz)。


圖1是本發(fā)明的石英晶體諧振器的Tf厚度彎曲振動的切割方位圖；圖2是全極點低通LC梯型濾波電路；圖3是本發(fā)明的石英晶體濾波器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做一詳細的闡述。本發(fā)明的甚低頻小體積特種石英晶體濾波器，可以替代機載通信裝置中的機械濾 波器，如圖3，該石英晶體濾波器包括采用兩節(jié)晶體窄帶差接橋型的濾波電路及采用Tf 厚度彎曲振蕩模式的第一石英晶體諧振器fsl、第二石英晶體諧振器fs2、第三石英晶體諧 振器fs3和第四石英晶體諧振器fs4 ；所述濾波電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電 容Cl、第二電容C2、電感L ；其中，第一石英晶體諧振器fsl、第二石英晶體諧振器fs2、第三 石英晶體諧振器fs3和第四石英晶體諧振器fs4與濾波電路采用冷壓焊一次封裝技術(shù)進行 封裝；第一電阻Rl的一端分別與電感L的一端、第一電容Cl的一端、第一石英晶體諧振 器fsl的一端連接，第一電阻Rl的另一端、第一電容Cl的另一端、電感L的另一端分別接 地；第二石英晶體諧振器fs2的一端接地，另一端分別與第一石英晶體諧振器fsl的另一 端、第三石英晶體諧振器fs3的一端、第四石英晶體諧振器fs4的一端連接，第三石英晶體 諧振器fs3的另一端分別與第四石英晶體諧振器fs4的另一端、第二電容C2的一端及第二 電阻R2的一端連接，第二電容C2的另一端與第二電阻R2的另一端接地。本發(fā)明的石英晶體諧振器采用Tf厚度彎曲振蕩模式，濾波電路為兩節(jié)晶體窄帶 差接橋型電路，而且石英晶體諧振器和濾波電路采用冷壓焊一次封裝技術(shù)進行封裝，相對 于傳統(tǒng)的二次封裝技術(shù)封裝起來體積很??；并且濾波電路和石英晶體諧振器的設(shè)計選擇確 保了濾波器的各項性能指標(biāo)，使得本發(fā)明的石英晶體濾波器可以工作在甚低頻范圍，頻率 范圍為IOKHz 15KHz，而且石英晶體濾波器的體積的大小可以做到40X^X12mm3。Vf厚度彎曲振蕩模式的切割方位如圖1所示，切角為5度；XY、厚度彎曲振蕩模 式在一般情況下，頻率常數(shù)與切角邊比的關(guān)系比較復(fù)雜，只有邊比很小時，它們的關(guān)系才比 較簡單。本發(fā)明的石英晶體諧振器的中心頻率可以設(shè)計為中心頻率IOKHz 15KHz、晶片 外形尺寸小于等于34. 6 X 2. 3 X 4. 0 (長X寬X高，單位分別為mm)，濾波電路是根據(jù)通帶、 阻帶、矩形系數(shù)、插損等濾波器指標(biāo)計算和設(shè)計。其中，濾波電路的電路設(shè)計方法是根據(jù)濾波器的通帶、阻帶、矩形系數(shù)、插損等性 能要求通過計算、查表和試驗，找出一個相對歸一化的低通LC梯型電路，其電路圖如圖2所示。之后，再根據(jù)該低通LC梯型電路轉(zhuǎn)換為如圖3所示的本發(fā)明的濾波電路。石英晶體諧振器的設(shè)計和制造依據(jù)是1、選擇XY—厚度彎曲振蕩模式，切型要根據(jù)石英晶體諧振器的工作頻率、頻率溫 度特性和等效參數(shù)等來確定；2、根據(jù)石英晶體諧振器對頻漂(頻率漂移)、頻率溫度特性的要求選擇切角和確 定誤差精度；3、在確定切型、切角后，石英晶體諧振器的幾何形狀和外形的選擇也很重要，它可 以決定元器件的頻率穩(wěn)定特性、等效參數(shù)等指標(biāo)；4、根據(jù)XY—厚度彎曲振蕩模式和切型設(shè)計出電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形 狀。如上所述的本發(fā)明的石英晶體濾波器的實現(xiàn)方法，包括選擇四個采用Tf厚度彎曲振蕩模式的石英晶體諧振器及采用兩節(jié)晶體窄帶差 接橋型的濾波電路；根據(jù)石英晶體諧振器的工作頻率、頻率溫度特性和等效參數(shù)確定切型；根據(jù)石英晶體諧振器對頻漂、頻率溫度特性的要求選取切角和確定誤差精度；根據(jù)Tf厚度彎曲振蕩模式和切型設(shè)計出電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀；根據(jù)設(shè)計出的電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀采用冷壓焊一次封裝技術(shù)將石 英晶體諧振器和濾波電路封裝起來。以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種甚低頻小體積特種石英晶體濾波器，其特征在于，包括采用兩節(jié)晶體窄帶差 接橋型的濾波電路及采用Tf厚度彎曲振蕩模式的第一石英晶體諧振器、第二石英晶體諧 振器、第三石英晶體諧振器和第四石英晶體諧振器；所述濾波電路包括第一電阻、第二電 阻、第一電容、第二電容、電感；第一電阻的一端分別與電感的一端、第一電容的一端、第一石英晶體諧振器的一端連 接，第一電阻的另一端、第一電容的另一端、電感的另一端分別接地；第二石英晶體諧振器 的一端接地，另一端分別與第一石英晶體諧振器的另一端、第三石英晶體諧振器的一端、第 四石英晶體諧振器的一端連接，第三石英晶體諧振器的另一端分別與第四石英晶體諧振器 的另一端、第二電容的一端及第二電阻的一端連接，第二電容的另一端與第二電阻的另一 端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英晶體濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括選擇四個采用Tf厚度彎曲振蕩模式的石英晶體諧振器及采用兩節(jié)晶體窄帶差接橋 型的濾波電路；根據(jù)石英晶體諧振器的工作頻率、頻率溫度特性和等效參數(shù)確定切型；根據(jù)石英晶體諧振器對頻漂、頻率溫度特性的要求選取切角和確定誤差精度；根據(jù)XY—厚度彎曲振蕩模式和切型設(shè)計出電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀；根據(jù)設(shè)計出的電場電極形狀、支架結(jié)構(gòu)和封裝形狀采用冷壓焊一次封裝技術(shù)將石英晶 體諧振器和濾波電路封裝起來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甚低頻小體積特種石英晶體濾波器及其實現(xiàn)方法，所述晶體濾波器包括第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、電感及采用XY`厚度彎曲振蕩模式的第一石英晶體諧振器、第二石英晶體諧振器、第三石英晶體諧振器和第四石英晶體諧振器。本發(fā)明石英晶體諧振器替代了機載通信裝置中的原機械濾波器，其采用XY`厚度彎曲振蕩模式，濾波電路為兩節(jié)晶體窄帶差接橋型電路，而且石英晶體諧振器和濾波電路采用冷壓焊一次封裝技術(shù)進行封裝，相對于傳統(tǒng)的二次封裝技術(shù)封裝起來體積很??；并且濾波電路和石英晶體諧振器的設(shè)計選擇確保了濾波器的各項性能指標(biāo)，使得本發(fā)明的石英晶體濾波器可以工作在甚低頻范圍(10kHz～15kHz)。
文檔編號H03H9/56GK102055431SQ20101054664
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者高少峰 申請人:深圳市晶峰晶體科技有限公司