В последнее время в беспроводном телекоммуникационном оборудовании величина рабочих частот постепенно смещается в сторону ВЧ диапазона, расширяя границы использования таких устройств до 1ГГц и выше. Как известно, ключевым звеном во многих СВЧ устройствах является резонатор. Так, например, диэлектрические резонаторы активно используют в качестве фильтров, в высокочувствительных сенсорных датчиках, в метрологическом оборудовании и в прецизионных физических экспериментах. Особый интерес для разработчиков представляют компоненты, сочетающие возможность эксплуатации в узкой полосе частот и миниатюрные размеры. Среди небольшого числа производителей резонаторов, можно выделить компанию Temex-Ceramics, которая освоила выпуск собственного ряда диэлектрических материалов и резонаторов, отвечающих по своим характеристикам последним требованиям рынка компонентов, применяемых в СВЧ-устройствах.
Диэлектрические резонаторы Temex-Ceramics отличаются компактным корпусом, надежностью, температурной стабильностью и низкой себестоимостью.
Шесть марок материалов E2000...E7000, выпускаемых компанией, рассчитаны на диапазон частот 800 МГц-50 ГГц, а также характеризуются высокой добротностью и диэлектрической проницаемостью (εr), значение которой варьируется от 24 до 78.
Такие компоненты изготавливаются на основе диэлектрика с металлизированной поверхностью в форме диска или цилиндра без центрального отверстия. Принцип действия диэлектрических резонаторов основывается на том, что он запасает энергию в очень узкой полосе частот в пределах своего объема. После чего запасенная энергия отражается обратно в резонатор. При этом, для диэлектрического резонатора отражающей поверхностью является граница воздуха-диэлектрик. Связь с внешними цепями осуществляется с помощью штыря или петли. Плоскость петли, при этом, проходит перпендикулярно силовым линиям напряженности магнитного поля. Элемент связи располагается в соответствии со структурой электромагнитного поля.
Основные характеристики диэлектрических резонаторов
- Изолированный диэлектрический резонатор характеризуется резонансной частотой f0, которая соответствует минимуму потерь в диэлектрике и определяется диэлектрической проницаемостью (εr) и объемом резонатора V (мм3)
- Основным преимуществом диэлектрических резонаторов в сравнении с другими резонаторами являются миниатюрные размеры, которые достигаются за счет более высоких значений диэлектрической проницаемости материала. При этом, чем выше εr, тем меньше объем, в пределах которого сконцентрированы электромагнитные поля.
- Добротность Q характеризуется соотношением между энергией, запасенной в резонаторе, и энергией, отраженной от границы диэлектрик-воздух за один цикл. Уменьшение добротности, в первую очередь, обусловлено потерями в проводящих стенках.
Основные серии материалов Temex-Ceramics, применяемых в диэлектрических резонаторах
Материал (Серия) |
E2000 |
E3000 |
E4000 |
E5000 |
E6000 |
E7000 |
Диэлектрическая постоянная |
37 |
34 |
30 |
78 |
45 |
24 |
Добротность |
5000 (10 ГГц) |
4000 (10 ГГц) |
15000 (10 ГГц) |
1600 (5 ГГц) |
8000 (5 ГГц) |
25000 (10 ГГц) |
Рекомендуемый диапазон частот, ГГц |
3...30 |
2...30 |
3...40 |
2...5 |
1.5...15 |
10...24 |
Температурный коэффициент частоты, ppm/°C |
0...15 |
0...10 |
0...10 |
0 |
-6...12 |
0...6 |
Теплопроводность (Вт/(м·К)) (25°С) |
2,1 |
1,7 |
2,5 |
2,9 |
2,1 |
3,2 |
Состав |
Zr Sn Ti |
Zr Sn Ti |
Ba Zn Ta |
Ba Sm Ti |
Ti Zr Nb Zn |
Ba Mg Ta |
Характеристики материала |
Высокая добротность. Выпускается серийно |
Близкая к линейной зависимость частоты от температуры |
Очень высокая добротность |
Высокая диэлектрическая постоянная для применения в системах, где важны миниатюрные размеры |
Высокая добротность для применения в низкочастотном диапазоне |
Ультра высокая добротность |
Применение |
Коммуникационное оборудование, Системы аварийного оповещения, спутниковые конвертеры и др. |
Генераторы СВЧ-колебаний с диэлектрическими резонаторами для применения в военной и аэрокосмической технике |
Антенные мультиплексоры, Радары и др. |
Дуплексоры, фильтры и
базовые станции сотовой связи |
Спутниковые конвертеры для DBS-диапазона, охранные системы, детекторы, фильтры и др. |
Антенные мультиплексоры, радары и др. |
Документация PDF |
|
Обозначение в технической документации
E2036 C 11.00x4.00x5.35 +/-50, где
E2036 - материал серии E2000 (Характеристики материала представлены в документации)
С - конфигурация (D - диск, C - цилиндр, S - прямоугольник)
11.00x4.00x5.35 - размеры
+/-50 - допуск по частоте