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在對(duì)陶瓷同軸諧振器展開討論之前，我們需要先了解什么是諧振器以及這類電子元件是如何工作的。一般來說，諧振器是構(gòu)建帶通濾波器的重要組成部分，它可以讓特定的頻率或頻段通過濾波器，如圖1所示：
圖1. 帶通濾波器的工作圖示：允許特定頻段的波通過并對(duì)其他頻段加以屏蔽
一個(gè)簡(jiǎn)單的諧振器，如LC諧振器，可以在電容（C）中儲(chǔ)存與頻率有關(guān)的電能，在電感（L）中儲(chǔ)存磁能。當(dāng)儲(chǔ)存在電場(chǎng)中的能量與儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量相等時(shí)，諧振器的諧振頻率就會(huì)出現(xiàn)。
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陶瓷同軸諧振器的概述?
現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了諧振器的基本工作原理，下面讓我們一起來探索陶瓷同軸諧振器的運(yùn)行機(jī)制。一般來說，陶瓷同軸諧振器是一個(gè)傳輸線諧振器，在橫向電磁（TEM）模式下工作。TEM模式具有與Z方向成直角的E場(chǎng)和H場(chǎng)分量，在傳播方向上沒有信號(hào)，如圖2所示：
圖2. 電能和磁能在同軸傳輸線中的傳播圖示
同軸諧振線通常由一個(gè)陶瓷柱狀體構(gòu)成，中間有一個(gè)同軸孔穿過（如圖3所示）。其性能由電介質(zhì)類型、長(zhǎng)度和金屬化來決定。同軸諧振線也可被切割成與相應(yīng)頻率的波長(zhǎng)相關(guān)的特定長(zhǎng)度。例如，為了使同軸諧振線更短，我們可以使用具有特定介電常數(shù)的陶瓷來縮減相應(yīng)頻率的波長(zhǎng)。圖4展示了當(dāng)添加一個(gè)一端金屬化的λ/4諧振器或一個(gè)兩端開放的λ/2諧振器時(shí)，信號(hào)是如何受到影響的。
圖3. 同軸諧振線圖示
圖:4. 陶瓷同軸諧振器的類型對(duì)信號(hào)的影響
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使用陶瓷同軸諧振器制作濾波器
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現(xiàn)在讓我們來看看在何種情況下適合使用陶瓷同軸諧振器來制作濾波器。在之前的推文中我們探討了如何利用電阻（Rs）、電容（Cs）和電感（Ls）的不同組合來構(gòu)建簡(jiǎn)單的濾波器。雖然這種方法很適合開發(fā)簡(jiǎn)單的濾波器，但隨著工作頻率的提高和濾波需求的復(fù)雜化，如果仍然只使用這些基本的電路構(gòu)件，很可能會(huì)遇到各種性能和尺寸的問題。
在此情況下，我們可以用現(xiàn)代高性能陶瓷介質(zhì)材料制成的短路陶瓷同軸諧振器來取代LC諧振器。陶瓷同軸諧振器在超高頻和微波頻率范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的高Q值使其成為許多應(yīng)用的理想選擇，尤其是在成本、尺寸和穩(wěn)定性很重要的情況下。
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樓氏電容（KPD）的陶瓷同軸諧振濾波器的優(yōu)勢(shì)
如下圖5所示，在黃線圈出的深藍(lán)色區(qū)域內(nèi)，樓氏電容（KPD）可提供符合條件的陶瓷同軸諧振濾波器。
圖5. 以黃線圈出的深藍(lán)色區(qū)域?yàn)闃鞘想娙荩↘PD）的陶瓷同軸諧振濾波器所覆蓋的頻率范圍
如下所示，樓氏電容（KPD）列出了旗下較受客戶歡迎的陶瓷同軸諧振濾波器：
- 窄到中等帶寬的F0=200MHz到2.2GHz的大尺寸12毫米和18毫米諧振帶通濾波器，0.2%到30%的百分比相對(duì)帶寬
- 中等至寬頻帶，F(xiàn)0=1GHz至6GHz的小尺寸2毫米至6毫米諧振帶通濾波器，3%至45%的百分比相對(duì)帶寬
- 窄帶寬帶阻濾波器，適用于F0 = 400 MHz至4 GHz，1%至15%的百分比相對(duì)帶寬
圖6. 樓氏電容（KPD）的陶瓷同軸諧振器
圖7. 樓氏電容（KPD）的陶瓷諧振濾波器
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樓氏電容事業(yè)部（Knowles Precision Devices）是樓氏集團(tuán)旗下專業(yè)制造各類陶瓷電容器及微波元器件的業(yè)務(wù)單元，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、電動(dòng)汽車、高端工業(yè)和通信5G市場(chǎng)。樓氏電容研發(fā)并制造了滿足高可靠性、高耐溫、高電壓及高頻率需求的電容類產(chǎn)品以應(yīng)對(duì)不同的市場(chǎng)需求。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（Knowles樓氏電容）：樓氏電容｜探索陶瓷同軸諧振濾波器的基本原理
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