关于话路机械滤波器的介绍

机械滤波器具有体积小、重量轻、耐振动冲击、高稳定性、陡峭的频率衰耗特性等优点。用作载波话路60～108KHz频段的纵振折迭式机械滤波器除有上述优点外，与一般常用的12～24KHz频段的LC话路滤波器相比，它可以省去前群调制，一次调到基频谱，对载波机来说省掉了不少放大器、调制器、滤波器，同时提高了整机串杂音水平。因此说，话路机械滤波器用在载波多路通信中具有极为重要的意义。

由于上述原因，我厂六六年开始试制了纵振折迭式机械滤波器（以下简称机械滤波器）。在各兄弟单位的大力支持和协助下，不断摸索，由样品的制取，发展到目前批量生产，初步建立了一条生产线。 按照会议要求，现将我们在试制、生产中的一些情况作一介绍，由于我厂生产机械滤波器经验不足，有不当之处，请同志们批评指正。有关机械滤波器的原理和设计已有其他单位介绍，这里不重复。

一、 机械滤波器的主要技术要求

1. 通带频率衰耗特性见表1：表 1

2．阻带防卫度见表2：表 2

3.阻抗75Ω。
4.应经受下列环境试验满足上述技术要求：
1）使用温度范围：+5°～+45℃
2）高温高湿试验：温度+32℃，相对湿度98％（48小时）
3）振动试验：频率30Hz，振幅0.8mm，三方向，每方向40分钟
4）冲击试验：冲击加速度7g，速率60次/分，三方向，每方向各5分钟。
机械滤波器的温度特性见图1。

图1 机械滤波器的温度特性

二、在试制和生产中遇到的几个问题

1. 机械滤波器的长期稳定性：

据我们所知，电气元件的长期稳定性，还没有一个什么仪表或设备能直接测试。国外在机械滤波器资料中曾介绍他们的产品一年、十年变化的情况，但并未给出试验依据及有关说明，估计是从短期变化中推出长期变化的曲线。即是这样，它对测试设备要求也相当高。

话路滤波器要求比较高，特别是过渡带只有300Hz。载频点防卫度达3N以上，通带波动在0.05N。目前我们使用的测试设备精度较差，频率精度为±2Hz。电平表最小指示刻度为0.05N，这给稳定性试验带来相当大的困难。对于稳定性的试验主要寄托于放置一定时间，对滤波器性能进行观察。

在过去的生产过程中这个问题比较突出的。如两次整机线路试验中发现有滤波器特性变坏；在生产机盘和整机时有部分滤波器特性变坏而返修（1～2％）；在生产滤波器过程中，初调好特性经装配，烘40℃24小时，或复测盖盒等工序往往有10～30％特性变坏。我们也曾利用返修机会检查过几批产品。如七0年一月××产品用机械滤波器至七一年有23％不合格，七一年二月生产的到四月复测有5％不合格；七0年六月生产到七一年三月复测有28～82％不合格（各品种不合格率由差异）。上述这些不合格的滤波器主要表现在通带波动变化大，特别是600～2400Hz超过0.05N要求。

对这些性能不稳定的滤波器我们进行了分析。其中主要原因是由于工艺操作不当（如虚焊、漏焊、振子碰壳等）和机械滤波器本身的老化所致。就进机械滤波器本身来说，换能器、电感、电容的老化是极为重要的因素。现将我们对老化问题的考虑介绍如下： 

1）换能器的老化
从机械滤波器原理可知，换能器的两电气端与三元件匹配半节的II端匹配地联接，如果说换能器的参数发生变化（如换能器谐振频率?。，机电耦合系数Kp，静电容C。），则匹配受到破坏，这将直接使滤波器通带波动变坏。就换能器的谐振频率?。而言，变化约80Hz，将使通带波动变化0.01N。

换能器是由两个镍铬鈦合金棒（Ni42CrTi）和夹在中间的压电陶瓷用高频焊接而成，它的稳定性主要取决于性能不够稳定的压电陶瓷。压电陶瓷的时间老化性能差，同时受热冲击后性能变化大，造成短期不稳定。为此采用了如下措施。

a) 在制作过程中（瓷片、沾锡、换能器高频焊接、频率调试），尽量减少热冲击机会；换能器焊在机械系统上时，如
温度过高马上侵入冷水中。
b) 采用人工老化工艺
压电陶瓷单片经120℃48小时老化；作为换能器后先经80℃48小时老化，然后经-40℃（2小时）→常温（2小时以上）
→80℃（6小时）→常温（2小时以上）三次循环老化；换能器调试频率完毕放置二星期以上方能使用。
c) 将原102℃焊锡改为138℃焊锡，配方于表3所示。这样可以提高抗热冲击能力。同时提高了换能器的工作温度。

表 3

2）电感老化：
为了提高电感的老化性能，铁芯烧结后应放置半年以上方允许使用。由于考虑到滤波器的非线性失真，将GU－14铁芯常用气隙0.17mm改为1.2mm，对电感老化性能也有所提高。
3） 电容器的稳定性：
聚苯乙烯电容的时间老化特性有待于进一步研究，从目前来看能保证3‰。电容在低电平开路问题仍然存在。从1200只机械滤波器返修中有5只电容开路。均是铝箔点焊工艺问题所致，严重影响了机械滤波器电性能的可靠。
4）机械滤波器的老化：