Μονολιθικά Φίλτρα Κρυστάλλου (MCF) - Συσκευασία, Συχνότητες και Εφαρμογές

Εισαγωγή στα Μονολιθικά Φίλτρα Κρυστάλλου (MCF)

Τα Μονολιθικά Φίλτρα Κρυστάλλου (MCF) είναι παθητικά φίλτρα ζώνης που κατασκευάζονται σε ένα ενιαίο υπόστρωμα πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου (π.χ., χαλαζίας, νιοβικό λίθιο ή γαλλικό πυριτικό λανθανίου). Αξιοποιούν τις μηχανικές ιδιότητες συντονισμού του κρυστάλλου για να επιτύχουν εξαιρετική επιλεκτικότητα, χαμηλή απώλεια εισαγωγής, και υψηλή σταθερότητα θερμοκρασίας. Τα MCF χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα επικοινωνίας, πλοήγησης, ραδιοτηλεόρασης και οργάνων όπου ο ακριβής έλεγχος συχνότητας είναι κρίσιμος 43.

Βασικές Τεχνικές Προδιαγραφές

1. Συσκευασία και Διαστάσεις

Τα MCF διατίθενται σε πακέτα με οπές και επιφανειακής τοποθέτησης (SMD). Οι κοινοί τύποι περιλαμβάνουν:

• 49T (Through-Hole,DIP):

  • Διαστάσεις: ~11.0 × 4.5 mm (βιομηχανικό πρότυπο).

  • Εφαρμογές: Παλαιού τύπου συστήματα, βιομηχανικός εξοπλισμός.

• UM-1/UM-5 (Through-Hole,DIP):

  • Διαστάσεις: UM-1 (12.5 × 5.0 mm), UM-5 (11.0 × 4.0 mm).

  • Εφαρμογές: Μονάδες RF, όργανα δοκιμών.

• SMD 7050 (Surface-Mount SMD):

  • Διαστάσεις: 7.0 × 5.0 × 1.4 mm (το πιο συμπαγές) 6.

  • Εφαρμογές: Σχεδιασμοί με περιορισμένο χώρο (π.χ., συσκευές IoT, φορητές συσκευές).

• UM-1MJ/UM-5MJ (Surface-Mount SMD):

• Διαστάσεις: UM-1 (11.8*7.8*3.5mm), UM-5 (9.8*7.8*3.5mm).
• Εφαρμογές: Μονάδες RF, όργανα δοκιμών.

2. Εύρη Συχνότητας και Διαμορφώσεις Πόλων

Τα MCF καλύπτουν συχνότητες από 10 MHz έως 250 MHz, με τον αριθμό των πόλων (2–8 πόλοι) να καθορίζει την επιλεκτικότητα:

• MCF Χαμηλής Συχνότητας (10–50 MHz):

  • Παραδείγματα: 10.7 MHz (49T), 21.4 MHz (UM-1), 45.0 MHz (SMD 7050) 46.

  • Εύρος ζώνης: ±1 kHz έως ±20 kHz (στενή ζώνη).

• MCF Υψηλής Συχνότητας (50–250 MHz):

  • Παραδείγματα: 58.05 MHz, 73.35 MHz (SMD 7050).

  • Εύρος ζώνης: ±20 kHz έως ±100 kHz (ευρεία ζώνη) 8.

• Απόδοση που εξαρτάται από τον πόλο:

  • 2–4 πόλοι: Συντελεστής σχήματος 5:1 (εύρος ζώνης 20 dB έως 3 dB), απώλεια εισαγωγής 3–4 dB.

  • 6–8 πόλοι: Συντελεστής σχήματος 2.5:1–2.0:1, απώλεια εισαγωγής 4.5–5 dB, ανώτερη απόρριψη εκτός ζώνης (>65 dB) 8.

3. Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικά

• Απώλεια εισαγωγής: 3–5 dB (τυπικό).

• Εμπέδηση: 800 Ω (στάνταρ), προσαρμόσιμο (50 Ω–1 kΩ).

• Κυμάτωση ζώνης διέλευσης: ≤1 dB.

• Σταθερότητα θερμοκρασίας: ±10 ppm πάνω από -40°C έως +85°C 68.

4. Εφαρμογές

Τα MCF επιτρέπουν τη διάκριση συχνότητας σε:

• Ασύρματη Επικοινωνία: Επιλογή καναλιού σε ραδιόφωνα (π.χ., 10.7 MHz για δέκτες FM) 4.

• Συστήματα Δορυφόρων & Πλοήγησης: Φιλτράρισμα χαμηλού θορύβου φάσης για GPS/GLONASS.

• Εξοπλισμός ραδιοτηλεόρασης: Πομποί τηλεόρασης (45 MHz, 70 MHz).

• Βιομηχανικοί ελεγκτές: Δίαυλος CAN, διεπαφές Ethernet 9.

Πίνακας επιλογής MCF ανά πακέτο και συχνότητα

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα MCF βιομηχανικού προτύπου:

<

Εικόνες	Τύπος πακέτου	Διαστάσεις (mm)	Συχνότητα (MHz)	Πόλοι	Εύρος ζώνης	Απώλεια εισαγωγής	Εφαρμογές
	49T	11.5*4.5*11.2mm	10.7MHz	2 πόλοι 4 πόλοι 6 Πόλοι 8 Πόλοι	±3.75KHz~±15KHz	3.0 dB	Ραδιόφωνα FM, Βιομηχανικές επικοινωνίες, Τηλεπικοινωνίες
	49TMJ	14.7*11.5*5.2mm	10.7MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz	3.0 dB	Ραδιόφωνα FM, Βιομηχανικές επικοινωνίες, Τηλεπικοινωνίες
	UM-1	7.8*3.1*8.0mm	21.4MHz, 45.000MHz 38.855MHz 29.255MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz	3.5 dB	Πομποδέκτες RF, Τηλεπικοινωνίες
	UM-1MJ	11.8*7.8*3.5mm	21.4MHz, 45.000MHz 38.855MHz 29.255MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz	3.0 dB	Τηλεπικοινωνίες
	UM-5	7.8*3.1*6.0mm	21.4MHz, 45.000MHz 38.855MHz 29.255MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz	3.0 dB	Τηλεπικοινωνίες
	UM-5MJ	9.8*7.8*3.5mm	21.4MHz, 45.000MHz 38.855MHz 29.255MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz	3.0 dB	Τηλεπικοινωνίες
	SMD 7050	7.0*5.0*1.4mm	21.4MHz, 21.7MHz, 45.000MHz 109.65MHz	2–8	±3.75KHz~±15KHz ±7.5KHz~±15KHz	3.0 dB	5G IoT, Φορητές συσκευές, Αεροδιαστημική 46, Τηλεπικοινωνίες

Θέματα σχεδιασμού

• Συντελεστής σχήματος: Κρίσιμος για την απόρριψη γειτονικών καναλιών. Οι χαμηλότερες αναλογίες (π.χ., 2.0:1 για 8 πόλους) ενισχύουν την επιλεκτικότητα 8.

• Μείωση EMI: Χρησιμοποιήστε θωράκιση γείωσης για SMD MCF σε περιβάλλοντα με υψηλό θόρυβο.

• Αντιστοίχιση εμπέδησης: Βεβαιωθείτε ότι η εμπέδηση του συστήματος (π.χ., 50 Ω) ευθυγραμμίζεται με τις προδιαγραφές MCF για ελαχιστοποίηση των ανακλάσεων.

Μελλοντικές τάσεις

• Μικρογραφία: Πακέτα μικρότερα από 5.0 × 3.2 mm για συσκευές 6G.

• Υβριδικά φίλτρα: Συνδυασμός MCF με SAW/BAW για εξαιρετικά ευρεία ζώνη (0.5–5% σχετικό εύρος ζώνης) 3.

• Συμμόρφωση AEC-Q200: MCF αυτοκινητοβιομηχανικής ποιότητας για συστήματα vehicle-to-everything (V2X) 9.

Συμπέρασμα

Τα MCF προσφέρουν απαράμιλλη σταθερότητα συχνότητας και συντελεστή Q σε συμπαγή πακέτα. Οι σχεδιαστές θα πρέπει να δώσουν προτεραιότητα στον αριθμό πόλων για την επιλεκτικότητα, μέγεθος πακέτου για την ενσωμάτωση και ανοχή συχνότητας για την περιβαλλοντική ανθεκτικότητα. Για προηγμένες ανάγκες (π.χ., >100 MHz, 8 πόλοι).