用晶体谐振器组成的晶体滤波器（Crystal Filte）与LC谐振回路构成的滤波器相比，晶体滤波器在频率选择性、频率稳定性、过渡带陡度和插入损耗等方面都优越得多，已广泛用于通信、导航、测量等电子设备。1921年W.G.凯地将晶体谐振器用于各种调谐电路，形成了晶体滤波器的雏形。1927年L.艾斯本希德把晶体谐振器用于真正的滤波电路。1931年W.P.梅森又把它用于格型滤波器。60年代中期，集成式晶体滤波器研制成功，晶体滤波器在小型化方面有了很大发展。石英晶体滤波器具有以下优点：

　　1.阻带衰减高：石英晶体滤波器具有陡峭的阻带衰减特性，一般阻带衰减都在60dB以上，有的甚至达到90dB以上。

　　2.体积小：石英晶体滤波器所需的元件较少，而且许多元件都可实现表贴化，因此，这种晶体滤波器的体积相对较小。

　　3.插损小：一般均小于5dB。

　　4.矩形系数好：石英晶体滤波器的矩形系数一般在2到5左右，频率较低的可达到1.8左右，具有良好频率择性。

　　5.频率温度稳定性好：由于石英晶体在宽温度范围内具有的特性，使得晶体滤波器的幅频特性在宽温度范围内具有非常高的稳定性。

　　石英晶体滤波器是最常用的晶体谐振器之一，它的特点是频率选择度十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高，现已在移动通信设备中大量使用，是必不可少的初级中频滤波器，对提高整机灵敏度和抗干扰能力有重要作用，它在滤波器中主要用作窄带通滤波器。

　　当作用于晶体谐振器的电信号频率等于晶体的固有频率时，电能通过晶体的逆压电效应在晶体中引起机械谐振产生机械能；在输出端，正压电效应又将这种机械能转换为电信号。晶体谐振器及其等效电路和阻抗特性如上图1。其中，L1、C1和R1分别代表晶体谐振器的动态电感、动态电容和动态电阻；C0为晶体支架和电极间的静态电容。R1通常很小，可忽略不计。这样，图1a的等效电路可视为纯电抗二端网络。谐振器的串联、并联谐振频率f1、f2以及比值f2/f1分别为：

　　比值 f2/f1随比值C1/C0而异。这个特性可以用来调节晶体滤波器的通频带。例如，谐振器外接一个串联电容器，等效于C1减小、f1升高；而外接一个并联电容器，则等效于C0增大、f2降低。两者均可缩小f1与f2之间的间隔，即缩窄通频带。如果串接或并接电感器，则将增大频率间隔，展宽通频带。

　　因晶片不能做得很薄，石英晶体谐振器的基波频率只能达到30～35兆赫。工作频率较高的谐振器大多工作于泛音（高于基频近奇次倍的振动），但泛音次数越高，串、并联谐振频率的间隔越小。

　　70年代发展起来的离子刻蚀技术能使晶体谐振器的基波频率接近 500兆赫。但由于外接元件，特别是线圈问题，其泛音频率也只能做到 600兆赫，相对带宽约为0.01％～1％。国外MCF产品的实用化水平为中心频率几MHz～150MHz，频道间隔12.5kHz～25kHz，最小封装尺寸为8mm×8mm×3.2mm，重量仅为0.4g。MCF的发展方向是开发新型压电材料、扩展带宽、减少带内延时波动、增大带外衰减、扩充和提高中频点及线性度、封装单片尺寸进一步小型化和片式化。

　　滤波器分为有源滤波器和无源滤波器，石英晶体滤波器属于无源滤波器。

　　石英晶体滤波器根据其结构不同分为集成式滤波器和分立式滤波器。

　　（1）集成式晶体滤波器

　　集成式滤波器结构简单、体积小、价格低，但其带宽和频率受到限制，分离式滤波器则可以弥补集成式滤波器的不足，使可实现的频率和带宽得以拓展。采用集成电路工艺制作的晶体滤波器，又分为单片的、串联单片的和多片的三种类型：

　　1.单片晶体滤波器（MCF）由镀在AT切石英片上若干对电极形成的耦合谐振器组成。是在石英基片表面配置若干对金属电极形成的耦合谐振器组成，它能够构成的带通和带阻滤波器。 它利用压电效应的能陷理论来选择电极振子的几何尺寸、返回频率和电极振子间矩，以控制超声波的声学耦合，从而达到滤波的目的。其特点是频率选择度十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高，现已在移动通信设备中大量使用，是必不可少的初级中频滤波器，对提高整机灵敏度和抗干扰能力具有重要作用。国外MCF产品实用化水平为：中心频率为几MHz～150MHz，带宽0.001～0.1%，频道间隔12.5～25kHz，最小封装尺寸为8×8×3.2mm，重量为0.4g。

　　MCF目前的发展方向集中在开发新型压电材料、扩展带宽、减少带内延时波动、增大带外衰减、扩充和提高中频点和线性度并使封装尺寸进一步小型化和片式化。 下图为其中最简单的四电极单片晶体滤波器电路结构及其等效电路。输入谐振器随所加信号电压而产生厚度切变振动，晶片因受电极质量负荷的影响，电极区的谐振频率比非电极区的低，使弹性波在两区边界发生反射，从而使绝大部分能量陷落在电极区内，少量泄漏的能量则耦合到与之相邻的谐振器。这样依次相传到输出谐振器，再变为电信号。适当地设计电极尺寸、谐振器间距和频率镀回率，就可以控制弹性波在晶片中的传播，从而实现滤波功能。

　　2.串联单片晶体滤波器由若干用电容耦合的单片晶体滤波器组成下图4。其优点是利于调整工作频率和抑制寄生频率。

　　3.多片晶体滤波器由串联的耦合谐振器、并联的单谐振器和电容器组成下图5。其特点是能在靠近通频带的频率上形成若干衰减峰，有利于抑制干扰和改善滤波性能。

　　（2）分立式晶体滤波器

　　集成式晶体滤波器体积小、可靠性高而且造价低。但其中心频率只有4.5～350兆赫，相对带宽为0.01％～0.3％，所以在要求中心频率低、通频带宽的场合尚不能取代分立式晶体滤波器。

　　由分立式晶体谐振器和分立式电子元件构成的滤波器，差接桥型晶体滤波器是其一种。在滤波性能上它和格型滤波器等效，但所用的晶体谐振器数目可减少一半。其阻抗特性及衰减特性如上图2b 和c。在f1至f3之间，z1和z2的符号相反，又由于变压器次级两端电压的极性相反，两臂中的电流同号相加，所以f1至f3间为滤波器的通频带。同理，当f＜f1和f＞f3时，z1和z2同号，两臂电流异号相减；所以f1～f3两侧以外的区域为阻带。z1＝z2时，输出为零，f、f为无穷大衰减频率。分立式晶体滤波器可实现的中心频率为10千赫到350兆赫，相对带宽为0.01％～10％。至于梯型石英晶体滤波器，由于使用石英晶体数量较多，群延时指标低于差接桥型，而且在规定带内波动指标的前提下，带宽受到限制等多方面原因，在无线电设备中较难看到，相反因其电路简单，在业余爱好者的DIY制作中比较常见（业余爱好者的套件一般只提带内波动、插入损耗、阻带衰减、矩形系数，绝不谈群延时指标）。

　　石英晶体滤波器在使用时应注意：

　　1.阻抗匹配：性能优良的滤波器在与其端接的电路阻抗不匹配时，滤波特性会变差，引起通带波动增大，插损增加。当外电路阻抗低于滤波器特性阻抗时，中心频率将下移，反之上移。滤波器的测试或使用应符合以下原理图：

　　信号源+电平表功能由网络分析仪完成。

　　Ri、R0：仪器内阻：一般为50Ω

　　R1--滤波器输入端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。

　　R2--滤波器输出端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。

　　在滤波器条件的匹配阻抗中有时有并接电容要求，应按上图连接。

　　2.合理的测量电平：如同晶体对激励电平的要求一样，滤波器中其核心元件仍是晶体，因此激励电平在没有规定时，一般选0dB作为输入电平。

　　3.良好的屏蔽：对滤波器的输入端和输出端进行良好屏蔽，以使信号源的能量不能直接耦合到负载端。对甚高频以上滤波器，则应使滤波器与仪器间的连接尽量符合同轴线原理。滤波器在线路上时应尽可能采用大面积接地，并将输入、输出端隔离，保证滤波器的阻带衰耗。

　　凡是需要将有用的频率信号和无用的频率信号分开并将无用信号抑制下去的地方都可以使用滤波器。例如：通信、导航等做中频滤波，仪器、仪表、控制中作信号提纯。

　　主要技术指标：

　　1.中心频率 （标称频率）

　　2.通带宽度

　　3.通带波动

　　4.插入损耗

　　5.阻带衰减

　　6.阻带范围

　　7.寄生响应

　　8.群延迟

　　滤波器的设计从最开始的定K式滤波器、m导出滤波器到象参数法设计的滤波器，都是按照设计出的线路的性能去接近对滤波器的要求，一般把这种设计方法叫做分析法设计。随着计算机性能的发展和提高，可以按照滤波器的要求来计算出滤波线路及其元件数值，这也叫做综合法设计。而且已经有人把各种滤波器的性能要求和满足这种要求的滤波线路及其元件数值制作成表格供设计者查找，设计者只需进行简单的计算即可完成设计。对于晶体滤波器来说，从2极点到12极点的电路及其元件数值都已经给出。

　　差接桥型滤波器：在实际晶体滤波器的制作中，都用加一个差接变量器的差接桥型滤波器来等效格型滤波器。这样可以使晶体和其它元件的数目减少一半，但需要注意的是串并臂的阻抗要加大一倍。在实际应用中除了匹配阻抗不同（相差1倍）以外，没有什么区别，还为输入输出提供了公共接地线，更便于不平衡电路的使用。

　　1.晶体加工：晶体加工工艺和普通的晶体一样，需要特别注意的有以下两点：1.等效参数的一致性要好一些。2.寄生响应要尽量的做小一点。因此更需要采用能陷公式来确定镀膜返回量或者确定电极尺寸。

　　2.变量器加工：设计原则：变量器的带宽要远大于滤波器的带宽，变量器的并联谐振阻抗远大于滤波器的特性阻抗，变量器的电感量尽可能的大，但要保证还能加上一定的外接调谐电容。如果端接阻抗和滤波器的特性阻抗不一样，可通过改变变量器的初、次级所绕的圈数比来实现。

　　3.磁芯的选择：根据滤波器的频率和所要求的体积选择。

　　4.绕制的要求：差接线圈用双线并绕的方法绕制。

　　5.固定的方式：要求要牢固可靠并且要屏蔽好。

　　6.印刷电路板设计：节与节之间能分隔开，印刷电路板用的敷铜板的绝缘性能要好。

　　7.装配和调试：装配位置正确，焊接牢靠。