介质滤波器技术总结.doc

TE01δ模式介质谐振滤波器技术总结
一、前言
由于通信技术发展，低费用、更有效、更好品质无线通信系统而需要高性能,小体积和低损耗滤波器。因此介质滤波器，腔体介质谐振滤波器研究与开发，是此后滤波器发展重点所在。
介质谐振器工作原理
电磁壁理论
抱负导体壁（电磁率为零）在电磁理论中称为电壁，在电壁上，电场切向分量为零，磁场法向分量为零。电磁波入射到电壁上，将会完全反射回来，没有透射波穿透电壁。因而，用电壁围成一种封闭腔，一旦有恰当频率电磁波馈入，波将在腔电壁上来回反射，在腔内形成电磁驻波，发生电磁谐振。此时虽然外部停止向腔内馈送能量，已建立起来电磁振荡仍将无衰减维持下去。可见电壁空腔是一种谐振器，电磁能量按一定频率在其中振荡。固然，非抱负导体壁构成空腔，也具备电壁空腔类似特性，只但是外部停止馈送能量后，起内部已建立起来电磁振荡，不会长期地维持下去，将随时间而逐渐衰减，终于消逝，成为阻尼振荡。谐振器中电磁振荡维持时间长短（时间常数）是其Q值高低一种度量。
高介电常数介质界面能使电磁波发生完全或者近似完全反射。固然，这两类界面性质不同，其对电磁波反射特性也不尽相似。电磁波在导体壁上电场切向分量为零，故入射波与反射波电场切向分量相消，仅有法向分量，由于合成场电力线垂直导体表面，亦即垂直电壁；而在高介电常数介质界面上，磁场切向分量近似为零，入射波与反射波磁场切向分量近似相消，合成场磁力线近似垂直于介质界面。在电磁场理论中，垂直于磁力线壁称为磁壁，故高介电常数介质表面可以近似看为磁壁，只有时，才是真正磁壁。在磁壁上，磁场切向分量为零，电场法向分量为零，它与电壁对偶。既然电壁所构成空腔可以作为微波谐振器，显然，磁壁周边介质块可以近似是个磁谐振器，电磁能量在介质块内振荡，不会穿过磁壁泄露到空气里。
介质波导理论
若将一种介质棒变成一种环，令其首尾相连接，并使连接处电磁波有相似相位，该电磁波就能在环内循环传播，成为一种行波环。如果介质损耗非常小，循环时间就很长，于是电磁波被“禁锢”在介质环内，成为一种环形介质谐振器。介质环最小平均周长，应当是被导波一种波导波长。上述谐振条件并未对介质环形状加以任何限制，因此环可以是圆，方或者其她任意形状。此外，环内径大小对谐振来说也不是实质性，内径缩小至零，照样能维持谐振，储存电磁能量 。
最惯用介质谐振器形状有矩形，圆柱形和圆环形三种，前两种用更普遍。矩形介质谐振器工作模式主模是TE11d模，圆柱形有TE01d模。图中就是两种谐振器振荡模式。
介质谐振器材料
微波介质材料是指在微波频率下使用介质材料。它具备介电损耗小、频率温度参数接近零特性。微波介质材料对原材料规定比较高，要获得高质量材料须严格按照生产工艺操作。微波介质器件是指应用微波介质材料制成具备某种功能器件。常用是介质谐振器、介质滤波器、介质无线块。 介质滤波器：是由各种介质谐振器通过耦合构成。

类型
模式
形状
尺寸
合用频率
（1）
介质谐振器
SHF频率
<3GHz
（2）
同轴谐振腔
UHF频率
<2GHz
（3）
带状
电路谐振器
UHF频率
SHF频率
4 TE01 谐振单腔尺寸设计：
谐振单腔可以是矩形腔体，也可是圆柱腔体，为了保证不使谐振器Qu下降诸多，，高度约要是谐振器厚度三倍。

介质谐振器可以勉励三种振荡模式:TE、TM、HE型振荡模式,本文中重要简介TE01δ。其电场重要在集中于

二、腔体介质谐振滤波器
腔体介质谐振滤波器，是将介质谐振器放置于截止金属波导中去，滤波器中频率由介质谐振器谐振频率所决定，耦合带宽可以通过调节谐振器之间距离或者两谐振器之间耦合窗口大小来实现。

体积和重量是金属空腔1%左右。其她长处：
可以实现器件高稳定，高可靠，谐振频率温度系数可达ppm级
可以实现谐振器低损耗，高品质因数，使损耗角正切很小。
3、陶瓷材料加工简便，机械性能良好
4、介质滤波器有很高脉冲功率容量。
缺陷：
1、批量生产工艺控制要非常严格
2、由于谐振器导热能力差，因此平均功率容量小。
3、由于绝大某些电场被束缚在介质谐振器内部，耦合螺杆调节范畴很小。

微波介质陶瓷介电常数重要取决于材料构造中晶相和制备工艺，与使用频率基本无关。从陶瓷工程学角度看，除了从构成上考虑微观晶相类型及组合外，在工艺上使晶粒生长充分，构造致密，也是提高介电常数途径。
谐振器