eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #5/2016
В.Геворкян, В.Кочемасов
Объемные диэлектрические резонаторы: основные типы, характеристики, производители. Часть 2
Объемные диэлектрические резонаторы: основные типы, характеристики, производители. Часть 2
Просмотры: 2889
Рассмотрены волноводно-диэлектрические резонаторы и резонансные звенья на их основе, а также приведена информация о производителях объемных резонаторов различных типов.
Волноводно-диэлектрические резонаторы
Волноводно-диэлектрические резонаторы (ВДР) в простом варианте представляют собой объемную, ограниченную проводящими стенками, резонансную полость, заполненную диэлектрическим материалом. В настоящее время название ВДР распространяется на резонансные структуры, образованные полым волноводом, в котором установлены диэлектрические вставки, формирующие резонансное звено (РЗ) фильтра.[1]
Отличие такого РЗ от ДР заключается в комбинации граничных условий на стенках диэлектрического тела. Часть стенок покрыта проводящим материалом, то есть образует "электрические" стенки, а часть – "магнитные" стенки. В предельном варианте по мере увеличения относительной диэлектрической проницаемости εr (и, соответственно, уменьшения размеров диэлектрических включений пропорционально 1/√–εr), такие системы приближенно можно рассматривать как волноводные линии, связанные с ДР.
Пик интереса к созданию и применению фильтров на ВДР пришелся на 80-е годы прошлого столетия. Однако по своим электрическим характеристикам ВДР не лучше ДР, а после разработки в начале нашего столетия ряда технических решений отвода тепловой энергии от ДР волноводно-диэлектрические резонаторы утратили последнее преимущество. Сказанное относится к частотному диапазону примерно до 50 ГГц, выше которого в связи с технологической необходимостью применения для создания РЗ диэлектриков с малым εr ВДР продолжают использоваться.
Проектирование селективных устройств с резонансными звеньями на основе ВДР сводится к разработке устройств в целом, то есть к созданию конкретных (уникальных) РЗ, формируемых непосредственно в отрезке линии передачи. Как правило, в полосно-пропускающих фильтрах ВДР формируют в отрезках регулярных линий (в отличие от селективных устройств на ДР, которые в большинстве случаев создают на основе отрезков запредельных линий передачи).
Производители ОР
Ограничим описание краткой характеристикой ряда производителей и номенклатуры предлагаемых ими изделий, касающихся собственно ОР. Последняя оговорка связана с тем, что в отличие от вышеназванных фирм-производителей ОР, указанные в данном разделе фирмы зачастую специализируются на поставках широкой номенклатуры изделий и устройств, среди которых предложения ОР занимают незначительную часть.
Фирма Temex Ceramics [14] производит КР размерами от 2 до 12 мм (рис.21а, табл.9) для частот от 300 МГц до 6 ГГц. ДР этой фирмы (рис.21б) рассчитаны на частоты от 800 МГц до 50 ГГц и изготавливаются из шести типов материалов с диэлектрическими постоянными от 24 до 78.
КР фирмы рекламируются как изделия с высокими добротностями, которые по уровню электрических характеристик соответствуют лучшим образцам, представленным на мировом рынке (рис.22, см. табл.9) [14]. Аналогично характеризуется качество предложений фирмы по ДР.
Еще один поставщик – южнокорейская фирма RF MORECOM [15] – предлагает ДР для работы на колебаниях ТЕ-вида и КР стандартных типоразмеров. Их внешний вид, как и описываемых ниже резонаторов других компаний, аналогичен соответствующим изделиям других производителей, приведенным ранее в статье. По утверждению RF MORECOM, ее продукция характеризуется высоким уровнем надежности, добротности, термостабильности и возможностью настройки частоты.
Фирма UBE [16] позиционирует себя одним из основных поставщиков диэлектрических и керамических резонаторов разных размеров, относительной диэлектрической проницаемости и рабочих частот. Компания рекламирует свою продукцию как обладающую исключительными значениями Q ∙ fр, температурной стабильности и др.
Компания Morgan Electro Ceramics [17] специализируется на производстве широкой номенклатуры керамических материалов и тел, в том числе для применения в качестве ДР в СВЧ-диапазоне. Реклама фирмы сводится к описанию электрофизических свойств различных соединений. Они перекрывают диапазон значений относительных диэлектрических проницаемостей εr от 6,5 до 88, обладают набором ТКεr в пределах от 0 до ±1,2 · 10–5 1/°C в рабочем диапазоне от –30 до 85°C, что отвечает требованиям конструирования термостабильных РЗ. Значения тангенса угла диэлектрических потерь соответствуют лучшим аналогам.
Guangdong GOVA Advanced Material Technology (Китай) [18] позиционирует себя ведущим производителем керамики в Китае. Компания предлагает стандартный спектр дисковых ДР: ДР низшего ТЕ-вида колебаний из керамики с относительной диэлектрической проницаемостью 40–80, с добротностью, соответствующей мировому уровню, и с необходимым спектром значений ТКεr; ДР с ТМ-колебаниями из тех же материалов.
Компания Trans-Tech [19] предлагает керамические материалы собственного производства, обеспечивающие, по информации фирмы, лучшие соотношения размеров ДР, Q ∙ fр-фактора, термостабильности относительной диэлектрической проницаемости и цены. Производитель предлагает широкий спектр изделий СВЧ-техники на основе своих керамических комплектующих.
Integrated Microwave Corporation [20] – компания-производитель фильтров различного назначения, известная на рынке с 1982 года. КР и ДР выпускаются на заводе в г. Сан-Диего (США). На внешний рынок поставляет КР ограниченного спектра типоразмеров.
Фирма Tusonix [21] входит в состав компании CTS Corporation – одного из мировых лидеров в области производства электромагнитных фильтров, фильтров радиопомех, конденсаторов и др. Продукция соответствует стандартам военного применения. Фирма выпускает керамические резонаторы четырех размеров из четырех материалов с разной относительной диэлектрической проницаемостью для работы в диапазоне частот от 800 МГц до 5,9 ГГц. Сообщается, что резонаторы изготовлены из качественной металлизированной керамики. Области применения изделий: генераторы, управляемые напряжением, полосовые фильтры, беспроводные устройства и дуплексы.
Чешская фирма T-CERAM [22] производит КР и ДР (табл.10–11). КР выполняются в стандартном виде для диапазона частот от 400 до 6 000 МГц с различными выводами центральной жилы коаксиального резонатора (рис.23). Параметры КР соответствуют мировому уровню данных изделий. Компания предлагает также селективные СВЧ-устройства на основе этих КР.
Компания NGK [23] – производитель керамических тел различной формы из материалов с диэлектрической проницаемостью εr = 10–93. Предлагаются тела, формирующие ДР и КР с высоким, соответствующим современному уровню, значением добротности и достаточным для управления ТКЧ спектром значений ТК относительной диэлектрической проницаемости.
Фирма Token [24] предлагает спектр типоразмеров КР из керамики со значениями относительной диэлектрической проницаемости от 20 до 90 и высокой температурной стабильностью. Номенклатура типоразмеров образцов КР обеспечивает перекрытие значений собственной добротности от 150 до 700 и диапазона частот от 400 до 2 400 МГц. КР предназначены для построения селективных устройств различных систем беспроводной связи. Заметим, что предложения фирмы соответствуют среднему уровню мировых производителей аналогичной продукции.
АО "НПП "Исток" им. Шокина" [25] производит функциональную керамику марок БЦНТ, ЦТО и БСТ (εr = 30, 40, 80, соответственно) для создания СВЧ ДР в диапазоне частот от 2,6 до 32 ГГц. Параметры ДР таковы: собственная добротность – от 2 000 до 10 000, ТКЧ – от –3 ∙ 10–6 до 10 ∙ 10–6 1/°C, точность задания ТКЧ – от ±2 ∙ 10–6 до ±0,5 ∙ 10–6 1/°C. Компания предлагает также КР на основе такой керамики с собственной добротностью 400–600 в диапазоне частот 0,6–2,4 ГГц.
В заключение отметим, что приведенные в статье данные не претендуют на полноту и не дают представления о всем многообразии частных решений построения РЗ, которые зачастую являются уникальными. Читателей, заинтересованных в углубленном изучении данного раздела СВЧ-техники, адресуем к специальной литературе, знакомство с которой рекомендуем начать с монографии [26].
Тем не менее, перечень рассмотренных производителей ОР дает возможность ускорить выбор поставщика элементной базы. При разработке конструкций фильтров рекомендуется ориентироваться на специализированного поставщика ОР, давно представленного в данном сегменте рынка и предлагающего продукцию с достаточным спектром параметров.
Литература
14. Сайт компании Temex Ceramics: www.temex-ceramics.com
15. Сайт компании RF MORECOM: rfmorecom.com
16. Сайт компании UBE: www.uel.co.jp
17. Сайт компании Morgan Electro Ceramics:
www.morgantechnicalceramics.com
18. Сайт компании Guangdong GOVA Advanced Material Technology: www.gova-tech.com
19. Сайт компании Trans-Tech: www.trans-techinc.com
20. Сайт компании Integrated Microwave Corporation:
www.imcsd.com
21. Сайт компании Tusonix: www.tusonix.com
22. Сайт компании T-CERAM: t-ceram.com/index.htm
23. Сайт компании NGK: www.ngk.de
24. Сайт компании Token: www.token.com.tw
25. Сайт АО "НПП "Исток" им. Шокина": www.istokmw.ru
26. Диэлектрические резонаторы / Колл. авторов; под ред. проф. М.Е. Ильченко – М.: Радио и связь, 1989. 328 с.
Волноводно-диэлектрические резонаторы (ВДР) в простом варианте представляют собой объемную, ограниченную проводящими стенками, резонансную полость, заполненную диэлектрическим материалом. В настоящее время название ВДР распространяется на резонансные структуры, образованные полым волноводом, в котором установлены диэлектрические вставки, формирующие резонансное звено (РЗ) фильтра.[1]
Отличие такого РЗ от ДР заключается в комбинации граничных условий на стенках диэлектрического тела. Часть стенок покрыта проводящим материалом, то есть образует "электрические" стенки, а часть – "магнитные" стенки. В предельном варианте по мере увеличения относительной диэлектрической проницаемости εr (и, соответственно, уменьшения размеров диэлектрических включений пропорционально 1/√–εr), такие системы приближенно можно рассматривать как волноводные линии, связанные с ДР.
Пик интереса к созданию и применению фильтров на ВДР пришелся на 80-е годы прошлого столетия. Однако по своим электрическим характеристикам ВДР не лучше ДР, а после разработки в начале нашего столетия ряда технических решений отвода тепловой энергии от ДР волноводно-диэлектрические резонаторы утратили последнее преимущество. Сказанное относится к частотному диапазону примерно до 50 ГГц, выше которого в связи с технологической необходимостью применения для создания РЗ диэлектриков с малым εr ВДР продолжают использоваться.
Проектирование селективных устройств с резонансными звеньями на основе ВДР сводится к разработке устройств в целом, то есть к созданию конкретных (уникальных) РЗ, формируемых непосредственно в отрезке линии передачи. Как правило, в полосно-пропускающих фильтрах ВДР формируют в отрезках регулярных линий (в отличие от селективных устройств на ДР, которые в большинстве случаев создают на основе отрезков запредельных линий передачи).
Производители ОР
Ограничим описание краткой характеристикой ряда производителей и номенклатуры предлагаемых ими изделий, касающихся собственно ОР. Последняя оговорка связана с тем, что в отличие от вышеназванных фирм-производителей ОР, указанные в данном разделе фирмы зачастую специализируются на поставках широкой номенклатуры изделий и устройств, среди которых предложения ОР занимают незначительную часть.
Фирма Temex Ceramics [14] производит КР размерами от 2 до 12 мм (рис.21а, табл.9) для частот от 300 МГц до 6 ГГц. ДР этой фирмы (рис.21б) рассчитаны на частоты от 800 МГц до 50 ГГц и изготавливаются из шести типов материалов с диэлектрическими постоянными от 24 до 78.
КР фирмы рекламируются как изделия с высокими добротностями, которые по уровню электрических характеристик соответствуют лучшим образцам, представленным на мировом рынке (рис.22, см. табл.9) [14]. Аналогично характеризуется качество предложений фирмы по ДР.
Еще один поставщик – южнокорейская фирма RF MORECOM [15] – предлагает ДР для работы на колебаниях ТЕ-вида и КР стандартных типоразмеров. Их внешний вид, как и описываемых ниже резонаторов других компаний, аналогичен соответствующим изделиям других производителей, приведенным ранее в статье. По утверждению RF MORECOM, ее продукция характеризуется высоким уровнем надежности, добротности, термостабильности и возможностью настройки частоты.
Фирма UBE [16] позиционирует себя одним из основных поставщиков диэлектрических и керамических резонаторов разных размеров, относительной диэлектрической проницаемости и рабочих частот. Компания рекламирует свою продукцию как обладающую исключительными значениями Q ∙ fр, температурной стабильности и др.
Компания Morgan Electro Ceramics [17] специализируется на производстве широкой номенклатуры керамических материалов и тел, в том числе для применения в качестве ДР в СВЧ-диапазоне. Реклама фирмы сводится к описанию электрофизических свойств различных соединений. Они перекрывают диапазон значений относительных диэлектрических проницаемостей εr от 6,5 до 88, обладают набором ТКεr в пределах от 0 до ±1,2 · 10–5 1/°C в рабочем диапазоне от –30 до 85°C, что отвечает требованиям конструирования термостабильных РЗ. Значения тангенса угла диэлектрических потерь соответствуют лучшим аналогам.
Guangdong GOVA Advanced Material Technology (Китай) [18] позиционирует себя ведущим производителем керамики в Китае. Компания предлагает стандартный спектр дисковых ДР: ДР низшего ТЕ-вида колебаний из керамики с относительной диэлектрической проницаемостью 40–80, с добротностью, соответствующей мировому уровню, и с необходимым спектром значений ТКεr; ДР с ТМ-колебаниями из тех же материалов.
Компания Trans-Tech [19] предлагает керамические материалы собственного производства, обеспечивающие, по информации фирмы, лучшие соотношения размеров ДР, Q ∙ fр-фактора, термостабильности относительной диэлектрической проницаемости и цены. Производитель предлагает широкий спектр изделий СВЧ-техники на основе своих керамических комплектующих.
Integrated Microwave Corporation [20] – компания-производитель фильтров различного назначения, известная на рынке с 1982 года. КР и ДР выпускаются на заводе в г. Сан-Диего (США). На внешний рынок поставляет КР ограниченного спектра типоразмеров.
Фирма Tusonix [21] входит в состав компании CTS Corporation – одного из мировых лидеров в области производства электромагнитных фильтров, фильтров радиопомех, конденсаторов и др. Продукция соответствует стандартам военного применения. Фирма выпускает керамические резонаторы четырех размеров из четырех материалов с разной относительной диэлектрической проницаемостью для работы в диапазоне частот от 800 МГц до 5,9 ГГц. Сообщается, что резонаторы изготовлены из качественной металлизированной керамики. Области применения изделий: генераторы, управляемые напряжением, полосовые фильтры, беспроводные устройства и дуплексы.
Чешская фирма T-CERAM [22] производит КР и ДР (табл.10–11). КР выполняются в стандартном виде для диапазона частот от 400 до 6 000 МГц с различными выводами центральной жилы коаксиального резонатора (рис.23). Параметры КР соответствуют мировому уровню данных изделий. Компания предлагает также селективные СВЧ-устройства на основе этих КР.
Компания NGK [23] – производитель керамических тел различной формы из материалов с диэлектрической проницаемостью εr = 10–93. Предлагаются тела, формирующие ДР и КР с высоким, соответствующим современному уровню, значением добротности и достаточным для управления ТКЧ спектром значений ТК относительной диэлектрической проницаемости.
Фирма Token [24] предлагает спектр типоразмеров КР из керамики со значениями относительной диэлектрической проницаемости от 20 до 90 и высокой температурной стабильностью. Номенклатура типоразмеров образцов КР обеспечивает перекрытие значений собственной добротности от 150 до 700 и диапазона частот от 400 до 2 400 МГц. КР предназначены для построения селективных устройств различных систем беспроводной связи. Заметим, что предложения фирмы соответствуют среднему уровню мировых производителей аналогичной продукции.
АО "НПП "Исток" им. Шокина" [25] производит функциональную керамику марок БЦНТ, ЦТО и БСТ (εr = 30, 40, 80, соответственно) для создания СВЧ ДР в диапазоне частот от 2,6 до 32 ГГц. Параметры ДР таковы: собственная добротность – от 2 000 до 10 000, ТКЧ – от –3 ∙ 10–6 до 10 ∙ 10–6 1/°C, точность задания ТКЧ – от ±2 ∙ 10–6 до ±0,5 ∙ 10–6 1/°C. Компания предлагает также КР на основе такой керамики с собственной добротностью 400–600 в диапазоне частот 0,6–2,4 ГГц.
В заключение отметим, что приведенные в статье данные не претендуют на полноту и не дают представления о всем многообразии частных решений построения РЗ, которые зачастую являются уникальными. Читателей, заинтересованных в углубленном изучении данного раздела СВЧ-техники, адресуем к специальной литературе, знакомство с которой рекомендуем начать с монографии [26].
Тем не менее, перечень рассмотренных производителей ОР дает возможность ускорить выбор поставщика элементной базы. При разработке конструкций фильтров рекомендуется ориентироваться на специализированного поставщика ОР, давно представленного в данном сегменте рынка и предлагающего продукцию с достаточным спектром параметров.
Литература
14. Сайт компании Temex Ceramics: www.temex-ceramics.com
15. Сайт компании RF MORECOM: rfmorecom.com
16. Сайт компании UBE: www.uel.co.jp
17. Сайт компании Morgan Electro Ceramics:
www.morgantechnicalceramics.com
18. Сайт компании Guangdong GOVA Advanced Material Technology: www.gova-tech.com
19. Сайт компании Trans-Tech: www.trans-techinc.com
20. Сайт компании Integrated Microwave Corporation:
www.imcsd.com
21. Сайт компании Tusonix: www.tusonix.com
22. Сайт компании T-CERAM: t-ceram.com/index.htm
23. Сайт компании NGK: www.ngk.de
24. Сайт компании Token: www.token.com.tw
25. Сайт АО "НПП "Исток" им. Шокина": www.istokmw.ru
26. Диэлектрические резонаторы / Колл. авторов; под ред. проф. М.Е. Ильченко – М.: Радио и связь, 1989. 328 с.
Отзывы читателей
