一九四七年阿德來在美國“電子學(xué)”雜志上發(fā)表了矩形片狀機(jī)械濾波器以來，由于它具有一般濾波器不及的優(yōu)點，因此得到各國有關(guān)人員重視。49～52年四年發(fā)展很快，53年在美國就有商品問世。美國、日本、西德、蘇聯(lián)等國都先后公布了自己的機(jī)械濾波器有關(guān)資料和樣品。用得最多的是在100～600KHz頻段的中頻帶通濾波器，因為56年起晶體及頻率綜合技術(shù)的發(fā)展，解決了單邊帶通信的根本問題，使單邊帶通信技術(shù)迅速發(fā)展。這樣，對中頻帶通濾波器提出了高的要求。人們認(rèn)為，在這個頻段里機(jī)械濾波器有著比晶體濾波器的優(yōu)越性，甚至有人說機(jī)械濾波器在接收機(jī)中“出盡了風(fēng)頭”。與此同時其他無線電、有線電通訊設(shè)備、測量儀器、遙控遙測中都廣泛地使用，對減小這些設(shè)備的體積、提高性能起到了相當(dāng)重要的作用。

一、幾個國家的機(jī)械濾波器的特點

1.美國
有代表性的，一家是無線電公司主要生產(chǎn)圓棒縱振和圓棒扭振機(jī)械濾波器，換能器采用磁致伸縮金屬絲或磁致伸縮鐵氧體。另一家是柯林公司他生產(chǎn)圓盤彎曲振動機(jī)械濾波器、換能器采用磁致伸縮鎳金屬絲。這兩家公司制作的機(jī)械濾波器加工都比較精細(xì)，性能比較高，使用溫度范圍比較寬。一般地說，濾波器使用溫度范圍在－40℃～＋85℃頻率溫度系數(shù)為2×10－6/℃。換能器頻率溫度系數(shù)在2×10－5/℃左右。他們都不太輕易使用壓電換能器，近來也在一些產(chǎn)品中采用壓電換能器，但是相當(dāng)謹(jǐn)慎的。

2.西德
以德律風(fēng)振為例主要生產(chǎn)扭振棒狀機(jī)械濾波器，換能器常用鐵氧體換能或壓電換能，其他形式換能也有。

3.日本
除中頻濾波器外，低頻機(jī)械濾波器形式很多，而且隨時發(fā)表新結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍也很廣。但無論那種形式的機(jī)械濾波器幾乎都采用壓電換能。總的來看，零件制作都較粗糙，使用溫度范圍都較窄，頻率溫度系數(shù)較大。一般使用溫度在－10℃～＋60℃或更窄些，頻率溫度系數(shù)5×10－6/℃左右，甚至更差些。換能器用的壓電陶瓷的頻率溫度系數(shù)為50×10－5/℃。

二、在多路載波機(jī)中使用的話路機(jī)械濾波器

由于載波通信技術(shù)的發(fā)展，近年來不少國家對載波調(diào)制方式進(jìn)行了改變，隨之而改變的是話路濾波器。這里只介紹一下比較成熟的幾種話路機(jī)械濾波器。

1.一次調(diào)制方案用的話路機(jī)械濾波器

這種方案是在60～108KHz頻段內(nèi)，每隔4KHz一種，共用十二種機(jī)械濾波器來完成一次調(diào)制。美國是用如圖1所示的磁致伸縮換能的圓盤彎曲振動機(jī)械濾波器來完成；日本是用如圖2所示的壓電換能的縱振折迭式機(jī)械濾波器來完成；蘇聯(lián)是用如圖3所示的磁致伸縮鐵氧體換能的扭振棒狀啞鈴型機(jī)械濾波器來完成。上述各國中同時示出了它們的特性，從有關(guān)資料可知，它們都能滿足各自的載波通路特性要求。就制作工藝來看，日本縱振折迭式機(jī)械濾波器，結(jié)構(gòu)簡單，對零件加工精度要求不高，制造容易，適宜大批生產(chǎn)，但體積和重量較美國和蘇聯(lián)的兩種大。美國的圓盤機(jī)械濾波器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在60～108KHz頻段內(nèi)，圓盤振子值量較大，用細(xì)絲耦合機(jī)械強(qiáng)度較差。蘇聯(lián)扭振棒狀啞鈴型機(jī)械濾波器之啞鈴型振子形狀較復(fù)雜，加工相當(dāng)困難，如果說要適應(yīng)話路濾波器成千上萬甚至更大量的要求也許是很不適應(yīng)的。

圖1(a)

圖1(b)

2.預(yù)調(diào)制方案的話路機(jī)械濾波器

西德提出了一種以圖4a所示的50KHz機(jī)械濾波器來完成的預(yù)先調(diào)制方案。這個濾波器為圓棒彎曲振動縱耦合的機(jī)械濾波器。圖4b為多路載波機(jī)中使用的兩個話路盤，上為65年使用LC濾波器完成的話路盤，下為70年開始使用該機(jī)械濾波器完成的話路盤。其特性如圖4c所示，它能滿意地達(dá)到CCTTT1/20。由于這種機(jī)械濾波器頻率低，對于加工制作要求不高，再加之它用在話路的品種單一，這為話路濾波器大用量的自動化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。就濾波器而言，這種型式是大有可取之處，至于在我國是否采用預(yù)先調(diào)制方案，希整機(jī)制式有關(guān)同志考慮。

上述這些話路機(jī)械濾波器樣品及特性，僅為我們摘錄的一部分，可以看出各國對機(jī)械濾波器使用在載波話路的研究是極為重視的，并研制生產(chǎn)了滿足自己要求的話路機(jī)械濾波器。但這些機(jī)械濾波器的群延失真都比較大，一般在0.5mS左右（600Hz～3000Hz），對于滿足高速數(shù)傳的要求，也許是值得進(jìn)一步探討得問題。美國最近提出了以圓盤橋接型機(jī)械濾波器用內(nèi)部延時均衡來減少群延時失真，其實驗水平能把群延時失真降低到37μS，這樣便能滿意地解決高速數(shù)傳對載波信道的要求。

圖 3

圖4a 扭振50KHz時的機(jī)械通路濾波器
之不同結(jié)構(gòu)形式
上 衰減極的機(jī)械濾波器
中 無線圈濾波器
下 電氣終端回路無衰減極的濾波器

圖4b 通路搬移設(shè)備

圖4c 50KHz機(jī)械通路濾波器，通帶范圍工作衰耗的溫度特性

主要參考資料

（1） 電子技術(shù)譯叢，南京有限電廠72年第1期
（2） 一種單邊帶盤線型機(jī)械濾波器，IEEE Transactions ON COMPONENT PARTS 1964 No.4
（3） 新式單邊帶機(jī)械濾波器，上海408信箱，譯自1970 Wescon Technical papaers.
（4） 電機(jī)械濾波器的通路設(shè)備，Siemens-Zeieschrift 1972.3. 注：此論文發(fā)表在1972年3月通訊兵部在南京召開的機(jī)械濾波器座談會，刊登在“機(jī)械濾波器座談會交流資料匯編”。

作者：向天明