§ 5.2. Диэлектрические резонаторы

Диэлектрические резонаторы (ДР) в основе своей являются объемными структурами. Характерная картина электромагнитного поля дискового ДР в экране приведена на рис. 5.1, а. В данном случае основным типом колебаний резонатора является колебание Распределение составляющих электрического и магнитного полей показано на рис. 5.1, б [330].

Рис. 5.1. Экранированный диэлектрический резонатор: а) структура электромагнитного ноля; б) распределение составляющих электрического и магнитного полей

Достоинством ДР являются малые габарпты и потери при достаточно высоком значении диэлектрической проницаемости К недостаткам следует отнести необходимость экранировки резонатора, что увеличивает массо-габаритные параметры, и чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды. Влияние температурных факторов в некоторой степени снимается путем комбинированного применения материалов с добавками, имеющими различные температурные коэффициенты расширения [331, 332].

Для цилпндрическбго торцевыми поверхностями, покрытыми металлом, аппроксимированное выражение для резонансной частоты (в герцах) имеет вид [333]

где диаметр цилиндра (в миллиметрах). Резонансная частота

изменяется при удалении слоев металла [334]:

Выражения (1), (2) получены при выполнении условия малости высоты диэлектрической шайбы:

Диэлектрические резонаторы в ОИС СВЧ реализуются путем выборки материала слоя или введения ДР в данный этаж схемы. При этом предпочтение отдается многослойным конструкциям комбинированного вида [335]. Известно много способов возбуждения выполненных в виде цилиндра или шайбы, среди которых для ОИС СВЧ, по-видимому, более удобным является использование НПЛ, расположенной вблизи ДР [336, 337] (рис. 5.2, а), либо по параметру торца шайбы [334, 338] (рис. 5.2, б).

Рис. 5.2. Способы возбуждений диэлектрического резонатора: а) СПЛ, расположенной вблизи резонатора; б) НПЛ, расположенной по периметру торца резонатора; в) СЩЛ, направленной вдоль радиуса торца резонатора

В качестве возбуждающей ЛП применяется также СЩЛ, вырезанная, например, в металлизированном торце шайбы (рис. 5.2, в).

Электродинамические методы расчета добротности коэффициентов связи для различного вида возбуждения и примеры построения на их основе структуры фильтров приведены в [330—340].