Использование в схемах СВЧ частотно-избирательных устройств, работающих на резонансных явлениях в диэлектриках с высокой диэлектрической проницаемостью, представляет значительный интерес с точки зрения снижения стоимости, массы и размеров готового устройства, а также улучшения энергетических показателей. К таким частотно-избирательным компонентам могут быть отнесены полосно-пропускающие фильтры, фильтры низких и верхних частот и др. Основным назначением таких изделий является пропускание частоты, находящейся в определенном диапазоне, а также подавления некоторых составляющих сложного сигнала.

Ключевым элементом фильтра является резонатор, представляющий собой диэлектрик с металлизированной поверхностью в форме диска или цилиндра. Наряду с цельными дисками и цилиндрами часто встречаются конструкционное исполнение с коаксиальным отверстием (коаксиальные резонаторы). Такой резонатор, как правило, представляет собой керамическую трубку с нанесенными на ее внешнюю и внутреннюю поверхности проводящими пленками, помещенную в металлический корпус.

Выбор материала с высокой диэлектрической проницаемостью в качестве среды распространения электромагнитных колебаний во многом обусловлен возможностью получения миниатюрных изделий для волновых и колебательных систем СВЧ . Так, проницаемость в керамических материалах варьируется от 9 ± 0,5 до 98 ± 1. Использование керамики в диэлектрических резонаторах позволяет добиться улучшенных конструктивно-технологических характеристик и низких СВЧ потерь.

Одним из основных производителей диэлектрических резонаторов на основе высококачественной керамики для СВЧ-устройств является фирма Temex-Ceramics (Франция), которая с 2012 года входит в состав группы компаний Exxelia Group, одного из европейских дилеров по поставке электронных компонентов для СВЧ-устройств.

Коаксиальные керамические резонаторы

Компания Temex-Ceramics осуществляет выпуск широкой номенклатуры высокодобротных керамических резонаторов коаксиального типа для диапазона частот от 300 МГц до 6ГГц, выполненных из керамики с диэлектрической проницаемостью (ε_r) 21, 37, 90. Такие резонаторы рекомендованы для использования в устройствах сотовой связи, дуплексорах, осцилляторах, усилителях, системах GPS, узкополосных фильтрах и др.

Длина контура может быть определена, исходя из заданной частоты и диэлектрической проницаемости материала согласно следующему выражению:

Габаритные размеры и материалы керамических резонаторов Temex-Ceramics:

Серия	Размеры		Диапазон частот (λ/4)			Импеданс Z			Подробнее
	S, мм	d, мм	εr=21	εr=37	εr=90	εr=21	εr=37	εr=90
CRS02	2.0±0.2	0.65±0.1	2000-4000 МГц	1500-3000 МГц	900-2000 МГц	16.5	12.5	8
CRS03	3.0±0.2	0.95±0.1	1500-4000 МГц	1500-3000 МГц	650-2000 МГц	16.0	12.0	7.5
CRS04	4.0±0.2	1.5±0.1	1000-4000 МГц	800-3000 МГц	450-2000 МГц	14.0	10.5	6.5
CRS24	4.0±0.2	2±0.1	1000-4000 МГц	800-3000 МГц	450-2000 МГц	10.0	7.5	5.0
CRS06	6.0±0.2	2±0.1	600-2500 МГц	500-2000 МГц	450-1000 МГц	15.5	11.5	7.5
CRS26	6.0±0.2	2.5±0.1	600-2500 МГц	500-2000 МГц	450-1000 МГц	12.5	9.5	6.0
CRS08	8.0±0.2	2.7±0.2				15.0	11.5	7.0
CRS10	10.0±0.2	3.3±0.2				15.5	11.5	7.5
CRS12	12.0±0.2	3.55±0.2	600-1200 МГц	450-1000 МГц	300-650 МГц	17.0	12.5	8.0
CRS412	12.0±0.2	3.55±0.2	600-1200 МГц	450-1000 МГц	300-650 МГц	15.5	11.5	7.5

Диэлектрические резонаторы Temex-Ceramics

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 (ε_r), 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 (ε_r) 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 ε_r, 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