专利名称：一种甚低频小体积特种石英晶体滤波器及其实现方法
技术领域：
本发明涉及滤波器，尤其涉及一种IOKHz 15KHz甚低频小体积特种石英晶体滤 波器及其实现方法。
背景技术：
石英晶体元器件的谐振频率与晶片体积成反比关系，即频率越低，体积越大，这是 它的一个显著特点，尤其是IOKHz 15KHz的石英晶体谐振器存在体积大、费原料、难加工、 成品率低的瑕疵，所以国内外石英晶体元器件制造厂家都不将此类产品列入产品样本中。现有技术中，国内石英晶体滤波器最低频率ΙΟΟΚΗζ，产品外形尺寸 83X63X26mm3,日本石英晶体滤波器最低频率455KHz，外形尺寸64X25X22mm3，而 IOKHz 15KHz甚低频小体积特种石英晶体滤波器关键是受石英晶体谐振器外形尺寸的影 响，所以国外公司为了实现整机体积小的特殊要求采用了机械滤波器，而机械滤波器存在 频率温度系数大、品质因数低的明显劣势。
发明内容
本发明提供了一种甚低频小体积特种石英晶体滤波器及其实现方法，石英晶体滤 波器的谐振频率可以工作在甚低频范围，且体积比较小。本发明的技术方案是一种甚低频小体积特种石英晶体滤波器，包括采用两节晶体窄带差接桥型的滤 波电路及采用Tf厚度弯曲振荡模式的第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐振器、第三 石英晶体谐振器和第四石英晶体谐振器；所述滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第一电 容、第二电容、电感；第一电阻的一端分别与电感的一端、第一电容的一端、第一石英晶体谐振器的一 端连接，第一电阻的另一端、第一电容的另一端、电感的另一端分别接地；第二石英晶体谐 振器的一端接地，另一端分别与第一石英晶体谐振器的另一端、第三石英晶体谐振器的一 端、第四石英晶体谐振器的一端连接，第三石英晶体谐振器的另一端分别与第四石英晶体 谐振器的另一端、第二电容的一端及第二电阻的一端连接，第二电容的另一端与第二电阻 的另一端接地。上面所述的石英晶体滤波器的实现方法，包括选择四个采用Tf厚度弯曲振荡模式的石英晶体谐振器及采用两节晶体窄带差 接桥型的滤波电路；根据石英晶体谐振器的工作频率、频率温度特性和等效参数确定切型；根据石英晶体谐振器对频漂、频率温度特性的要求选取切角和确定误差精度；根据Tf厚度弯曲振荡模式和切型设计出电场电极形状、支架结构和封装形状；根据设计出的电场电极形状、支架结构和封装形状采用冷压焊一次封装技术将石 英晶体谐振器和滤波电路封装起来。
本发明的石英晶体谐振器采用IX厚度弯曲振荡模式，滤波电路为两节晶体窄 带差接桥型电路，而且石英晶体谐振器和滤波电路采用冷压焊一次封装技术进行封装，相 对于传统的二次封装技术封装起来体积很小；并且滤波电路和石英晶体谐振器的设计选 择确保了滤波器的各项性能指标，使得本发明的石英晶体滤波器可以工作在甚低频范围 (IOKHz 15KHz)。
图1是本发明的石英晶体谐振器的Tf厚度弯曲振动的切割方位图；图2是全极点低通LC梯型滤波电路；图3是本发明的石英晶体滤波器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例做一详细的阐述。本发明的甚低频小体积特种石英晶体滤波器，可以替代机载通信装置中的机械滤 波器，如图3，该石英晶体滤波器包括采用两节晶体窄带差接桥型的滤波电路及采用Tf 厚度弯曲振荡模式的第一石英晶体谐振器fsl、第二石英晶体谐振器fs2、第三石英晶体谐 振器fs3和第四石英晶体谐振器fs4 ；所述滤波电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电 容Cl、第二电容C2、电感L ；其中，第一石英晶体谐振器fsl、第二石英晶体谐振器fs2、第三 石英晶体谐振器fs3和第四石英晶体谐振器fs4与滤波电路采用冷压焊一次封装技术进行 封装；第一电阻Rl的一端分别与电感L的一端、第一电容Cl的一端、第一石英晶体谐振 器fsl的一端连接，第一电阻Rl的另一端、第一电容Cl的另一端、电感L的另一端分别接 地；第二石英晶体谐振器fs2的一端接地，另一端分别与第一石英晶体谐振器fsl的另一 端、第三石英晶体谐振器fs3的一端、第四石英晶体谐振器fs4的一端连接，第三石英晶体 谐振器fs3的另一端分别与第四石英晶体谐振器fs4的另一端、第二电容C2的一端及第二 电阻R2的一端连接，第二电容C2的另一端与第二电阻R2的另一端接地。本发明的石英晶体谐振器采用Tf厚度弯曲振荡模式，滤波电路为两节晶体窄带 差接桥型电路，而且石英晶体谐振器和滤波电路采用冷压焊一次封装技术进行封装，相对 于传统的二次封装技术封装起来体积很小；并且滤波电路和石英晶体谐振器的设计选择确 保了滤波器的各项性能指标，使得本发明的石英晶体滤波器可以工作在甚低频范围，频率 范围为IOKHz 15KHz，而且石英晶体滤波器的体积的大小可以做到40X^X12mm3。Vf厚度弯曲振荡模式的切割方位如图1所示，切角为5度；XY、厚度弯曲振荡模 式在一般情况下，频率常数与切角边比的关系比较复杂，只有边比很小时，它们的关系才比 较简单。本发明的石英晶体谐振器的中心频率可以设计为中心频率IOKHz 15KHz、晶片 外形尺寸小于等于34. 6 X 2. 3 X 4. 0 (长X宽X高，单位分别为mm)，滤波电路是根据通带、 阻带、矩形系数、插损等滤波器指标计算和设计。其中，滤波电路的电路设计方法是根据滤波器的通带、阻带、矩形系数、插损等性 能要求通过计算、查表和试验，找出一个相对归一化的低通LC梯型电路，其电路图如图2所示。之后，再根据该低通LC梯型电路转换为如图3所示的本发明的滤波电路。石英晶体谐振器的设计和制造依据是1、选择XY—厚度弯曲振荡模式，切型要根据石英晶体谐振器的工作频率、频率温 度特性和等效参数等来确定；2、根据石英晶体谐振器对频漂(频率漂移)、频率温度特性的要求选择切角和确 定误差精度；3、在确定切型、切角后，石英晶体谐振器的几何形状和外形的选择也很重要，它可 以决定元器件的频率稳定特性、等效参数等指标；4、根据XY—厚度弯曲振荡模式和切型设计出电场电极形状、支架结构和封装形 状。如上所述的本发明的石英晶体滤波器的实现方法，包括选择四个采用Tf厚度弯曲振荡模式的石英晶体谐振器及采用两节晶体窄带差 接桥型的滤波电路；根据石英晶体谐振器的工作频率、频率温度特性和等效参数确定切型；根据石英晶体谐振器对频漂、频率温度特性的要求选取切角和确定误差精度；根据Tf厚度弯曲振荡模式和切型设计出电场电极形状、支架结构和封装形状；根据设计出的电场电极形状、支架结构和封装形状采用冷压焊一次封装技术将石 英晶体谐振器和滤波电路封装起来。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。
权利要求
1.一种甚低频小体积特种石英晶体滤波器，其特征在于，包括采用两节晶体窄带差 接桥型的滤波电路及采用Tf厚度弯曲振荡模式的第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐 振器、第三石英晶体谐振器和第四石英晶体谐振器；所述滤波电路包括第一电阻、第二电 阻、第一电容、第二电容、电感；第一电阻的一端分别与电感的一端、第一电容的一端、第一石英晶体谐振器的一端连 接，第一电阻的另一端、第一电容的另一端、电感的另一端分别接地；第二石英晶体谐振器 的一端接地，另一端分别与第一石英晶体谐振器的另一端、第三石英晶体谐振器的一端、第 四石英晶体谐振器的一端连接，第三石英晶体谐振器的另一端分别与第四石英晶体谐振器 的另一端、第二电容的一端及第二电阻的一端连接，第二电容的另一端与第二电阻的另一 端接地。
2.根据权利要求1所述的石英晶体滤波器的实现方法，其特征在于，包括选择四个采用Tf厚度弯曲振荡模式的石英晶体谐振器及采用两节晶体窄带差接桥 型的滤波电路；根据石英晶体谐振器的工作频率、频率温度特性和等效参数确定切型；根据石英晶体谐振器对频漂、频率温度特性的要求选取切角和确定误差精度；根据XY—厚度弯曲振荡模式和切型设计出电场电极形状、支架结构和封装形状；根据设计出的电场电极形状、支架结构和封装形状采用冷压焊一次封装技术将石英晶 体谐振器和滤波电路封装起来。
全文摘要
本发明公开了一种甚低频小体积特种石英晶体滤波器及其实现方法，所述晶体滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、电感及采用XY`厚度弯曲振荡模式的第一石英晶体谐振器、第二石英晶体谐振器、第三石英晶体谐振器和第四石英晶体谐振器。本发明石英晶体谐振器替代了机载通信装置中的原机械滤波器，其采用XY`厚度弯曲振荡模式，滤波电路为两节晶体窄带差接桥型电路，而且石英晶体谐振器和滤波电路采用冷压焊一次封装技术进行封装，相对于传统的二次封装技术封装起来体积很小；并且滤波电路和石英晶体谐振器的设计选择确保了滤波器的各项性能指标，使得本发明的石英晶体滤波器可以工作在甚低频范围(10kHz～15kHz)。
文档编号H03H9/56GK102055431SQ20101054664
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者高少峰 申请人:深圳市晶峰晶体科技有限公司