【技术】解析陶瓷同轴谐振器滤波器的基础知识

时间： 2022-10-18 来源：Knowles官网

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本文KNOWLES将为大家深入解析陶瓷同轴谐振器滤波器。在深入探讨陶瓷同轴谐振器之前，关键要了解谐振器是什么，并明白这些电子元件之间的工作原理。一般情况下，谐振器是构建带通滤波器的基础元件，因为谐振器允许指定频率或频带通过滤波器，如图1所示：

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图1. 图示了带通滤波器如何在设定的上限和下限之间传递频率，同时抑制所有其他频率。

一个简单的滤波器，比如LC谐振器的电容（C）可储存频率相关的电能，电感（L）可储存磁能。电力磁场储存的能量等同于磁力磁场储存的能量时，谐振器才会出现谐振频率。

陶瓷同轴谐振器的概述

现在，大家已经了解谐振器工作的基础原理，接下来开始探索陶瓷同轴谐振器的工作原理。通常，陶瓷同轴谐振器是在横向电磁（TEM）模式下运行的一种传输线谐振器。TEM模式的电场（E- filed）磁场（H-field）部分都与z轴方向（z- direction）成直角，并且在传播方向上没有信号，如图2所示。

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图 2. 展示电能和磁能如何能在同轴传输线中传播的示例。

同轴谐振器线路通常使用陶瓷矩形棱镜进行配置，同轴孔穿过中心。电介质类型、长度和金属化将决定频率下的性能。该线也可以切割成与目标频率波长相关的特定长度。比如，大家可以用特定介电常数的陶瓷让线路更短，这将缩小我们感兴趣的频率的波长。图3展示了信号如何受到添加金属化的λ/4谐振器或两端开路的λ/2谐振器影响的示例。

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图3. 描述信号受影响的程度取决于添加的陶瓷同轴谐振器的类型。

使用陶瓷同轴谐振器制造滤波器

接下来看看何时用陶瓷同轴谐振器制造滤波器是有用的。在博客：“设计基本滤波器电路”中，Knowles展示了如何用不同的电阻（Rs）、Cs和Ls组合构建简易滤波器的多个示例。虽然这种方法非常适合开发简单的滤波器，但是随着工作频率的增加且滤波需求越来越复杂，如果您继续只用基础电路构建模块，则会遇到各种性能和尺寸问题。

反之，采用现代高性能陶瓷电介质材料制成的短路陶瓷同轴谐振器可代替LC谐振器。特别是在成本、尺寸和稳定性都不可或缺的情况下，UHF和微波频率范围内的高Q值让陶瓷同轴谐振器成为许多应用的理想选择。

Knowles精密器件陶瓷同轴谐振器滤波器的功能

Knowles精密设备公司在图4中突出显示的区域制造陶瓷同轴滤波器。

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图4. Knowles陶瓷同轴谐振器滤波器覆盖的频率范围在深蓝色区域显示，并用黄色轮廓强调显示。

客户通常寻找以下范围的陶瓷同轴谐振器滤波器：

F0的窄到中等带宽=200MHz至2.2GHz，适用于12mm至18mm大型谐振器带通滤波器，0.2%至30% 的小数带宽。

F0的中等到宽带宽=1GHz至6GHz，适用于2mm至6mm小型谐振器带通滤波器，3%至45%的小数带宽。

F0的窄带宽抑制滤波器=400MHz至4GHz，1%至15%小数带宽。

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