Kristal filtre - Crystal filter
Bir kristal filtre , istenmeyen frekansları azaltırken bazı frekansların bir elektrik devresinden 'geçmesine' izin verir. Bir elektronik filtre , bir filtre devresinin rezonatör bileşenleri olarak kuvars kristallerini kullanabilir . Kuvars kristalleri piezoelektriktir , bu nedenle mekanik özellikleri elektronik devreleri etkileyebilir ( bkz. mekanik filtre ). Özellikle, kuvars kristalleri çok yüksek Q faktörüne sahip mekanik rezonanslar sergileyebilir (10.000'den 100.000'e ve daha fazla - indüktörlerden ve kapasitörlerden yapılmış geleneksel rezonatörlerden çok daha yüksek). Kristalin kararlılığı ve yüksek Q faktörü, kristal filtrelerin hassas merkez frekanslarına ve dik bant geçiş özelliklerine sahip olmasını sağlar. Bant geçişindeki tipik kristal filtre zayıflaması yaklaşık 2-3 dB'dir . Kristal filtreler, radyo alıcıları gibi iletişim cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır .
Yüksek kaliteli radyo alıcılarının ara frekans (IF) kademelerinde kristal filtreler kullanılmaktadır . Mekanik olarak çok kararlı oldukları ve bu nedenle çalışma sıcaklığındaki değişikliklerle rezonans frekansında çok az değişiklik olduğu için tercih edilirler. Mevcut en yüksek stabilite uygulamaları için kristaller, çalışma sıcaklığını ortam sıcaklığından bağımsız hale getiren kontrollü sıcaklıklı fırınlara yerleştirilir.
Daha ucuz setler, seramik rezonatörlerden (aynı zamanda piezoelektrik etkiden yararlanan ) yapılmış seramik filtreler veya ayarlanmış LC devreleri kullanabilir . Çok yüksek kaliteli "kristal merdiven" filtreleri, seri kristal dizilerinden oluşturulabilir.
Kristal filtrelerin en yaygın kullanımı, iletişim alıcılarında seçicilik sağlamak için 9 MHz veya 10.7 MHz frekanslarında veya yukarı dönüştürme kullanan alıcılarda bir çatı filtresi olarak daha yüksek frekanslardadır . Kristalin titreşen frekansları, radyo iletişimi için tasarlanmış kristal filtreler için kullanılan ortak AT kesimi gibi "kesimi" (fiziksel şekil) tarafından belirlenir. Kesim ayrıca, rezonans frekansının kararlılığını etkileyen bazı sıcaklık özelliklerini de belirler, ancak kuvars doğası gereği yüksek bir sıcaklık kararlılığına sahip olduğundan, şekli tipik radyolarda bulunan sıcaklıklarda çok fazla değişmez.
Buna karşılık, tüketici FM alıcılarında istenmeyen frekansların filtrelenmesini sağlamak için daha ucuz seramik bazlı filtreler yaygın olarak 10.7 MHz frekansla kullanılır. Ek olarak, ikinci ara frekans olarak daha düşük bir frekans (genellikle 455 kHz) kullanılabilir ve piezoelektrik tabanlı bir filtreye sahiptir. 455 kHz'deki seramik filtreler, 10.7 MHz'deki kristal filtrelere benzer dar bant genişliklerine ulaşabilir.
Bir filtreleme bileşeni olarak kuvars kristallerini kullanmak için tasarım konsepti ilk olarak Walter Cady tarafından 1922'de oluşturuldu, ancak 1920'lerin sonlarında ve 1930'ların başlarında, kristalleri LC kafes filtre ağlarına dahil etmek için yöntemler tasarlayan büyük ölçüde Warren P. Mason'ın çalışmasıydı. telefon iletişimindeki ilerlemenin çoğu için zemin hazırladı. 1960'ların kristal filtre tasarımları, gerçek Chebyshev , Butterworth ve diğer tipik filtre özelliklerine izin verdi . Kristal filtre tasarımı, 1970'lerde ve 1980'lerde, iletişim alıcılarında IF seçiciliği sağlamak için bugün yaygın olarak kullanılan çok kutuplu monolitik filtrelerin geliştirilmesiyle gelişmeye devam etti. Kristal filtreler bugün radyo iletişiminde , telekomünikasyonda , sinyal üretiminde ve GPS cihazlarında bulunabilir.