微波介质滤波器 介质天线 谐振器

陶瓷微波介质元器件

缩略图系列分类及简述 Murata (P/N) 频率范围

  • 1 (DF) 贴片介质滤波器 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 DFC 457M~5800MHz 德键介质滤波器由于具有良好的选频特点,和稳定的温度特性。特别是在射频范围内,它具有较小的分布参数,所以目前在应用领域中趋向于 GHz 频段的情况下,德键介质滤波器得到了许多射频工程师的偏爱,在越来越多的领域内得到应用。
    介质 TE 系列 PDF (413KB) P2 (653KB) | P3 (653KB) | P4 (653KB) | P5 (653KB) | P6 (653KB) | P7 (653KB)

  • 2 (DR) 微波介质谐振器 陶瓷同轴谐振器 DRR 400M~5000MHz 介质陶瓷谐振器是一种微波元件,德键电子生产介质谐振器(柱状、环状),同轴谐振器(矩形腔、圆柱形腔、同轴线腔谐振器),微波谐振器等,它是由高 Q 值的介质陶瓷制成,温度系数好,主要用于微波震荡器和滤波器。
    介质 DR 系列 PDF (447KB)

  • 3 (DA) 微波介质天线 - 1575M~2492MHz 我国的 GPS 导航卫星使用的频率是 1575.42 MHz,全球定位卫星的数量目前是 24 颗卫星围绕在我们的上空,为了能够达到 3D 定位,我们的定位系统要求,至少要同时可以接收来自 3 颗不同的卫星发射过来的信号,才可以进行基本的定位计算。在目前市场上所使用的 GPS 介质天线大多数是 25*25*4 mm 尺寸的,随着市场上对系统小型化的要求,目前德键已经有更加小型的介质天线 18*18*2 mm 和 13*13*2 mm 应用于 GPS 导航系统。
    介质 DF 系列 PDF (653KB)

  • 4 (TE) 微波介质陶瓷材料 - 2G ~ 16GHz 用德键的微波介质陶瓷材料做成的谐振器与金属空腔谐振器相比,具有质量轻,体积小,温度系数稳定性佳,价格便宜等优点。因而被广泛应用于卫星广播接收系统,PCS/PCN 滤波器,基站,雷达检测器,无线移动通讯,电信系统中的电子计算机,军用微波设施,现代医学等众多领域中。
    介质 DA 系列 PDF (421KB)

介质微波滤波器与声表滤波器技术参数

表-1:介质滤波器 VS 声表滤波器技术性能比较
性能比较 介质滤波器 (2GHz) 声表面波滤波器 (2GHz)
插入损耗 Insertion Loss 低 (>1.8dB) 适中 (>2.5dB)
分数带宽 Fractional Band Width 宽广 (<10%) 适中 (<3%)
频率范围 Frequency Range 宽广 (<10G) 适中 (<3G)
杂散响应 Spurious Response 普通 很好
工作功率 Handling Power 高 (<200W) 低 (<0.3W)
互相调变 IM (Inter-Modulation) 极好 普通
温度性能 Temperature Performance 稳定 (0~5ppm) 不稳定 (-20~-90ppm)
阻抗匹配 Impedance Matching 很好 很好
设计灵活性 Design flexibility 很好 普通
尺寸 Size 适中
重量 Weight 适中
价格 Cost 适中

介质滤波器和声表面波滤波器技术参数的比较见表-1。 比较的项目是电气性能(插入损耗,小数带宽,杂散响应),处理功率和相互调变,大小和重量,温度稳定性,设计灵活性和成本(大量生产)。

声表滤波器特别优越的是杂散响应,尺寸,重量,但分数带宽,频率范围和高处理能力比较差。相对的,介质滤波器优越的是插入损耗,分数带宽,处理功率,相互调变,和温度性能,但杂散响应,大小和重量比较差。这些功能都属于物理性质。因此,两种技术是可以互补的。

从商业角度来看,SAW 声表面波适用于小于 1 GHz 低功耗的应用,例如 900MHz 频段移动电话滤波器。介质滤波器适用于超过 2 GHz 高功率的应用,例如毫米波滤波器和蜂窝基站滤波器。 但在重叠的区域,例如 2GHz 频带的手机滤波器,获得最实际和最强大的解决方案,必须结合这些技术的融合。现今所强烈需要的是介质滤波器新技术的突破,并与声表技术相结合。

作为新型电介质技术的候选元件,平面介质滤波器利用薄膜电极介绍。未来可以协调统一与 SAW 声表技术并存。且介质滤波器技术将比以往更成熟。 尤其是,使用高功率,宽带和高频率运作,介质滤波技术将保持最强大的科技工艺。

微波介质及压电陶瓷元器件术语

压电陶瓷元件是如何工作

当压电陶瓷元件被施以电流压力(电压),其尺寸发生变化。当被施以机械压力时,它产生电荷。如果电极不短路,则会出现电压与充电现像。

施加力与产生的反应之间的关系取决于:

  1. 陶瓷的压电性能;
  2. 尺寸大小和形状;
  3. 电气和机械的激发方向。

压电陶瓷因而能当作传感或传输元件,或两者兼而有之。由于压电陶瓷元件能够产生很高的电压,符合新一代的固态元件 - 坚固,紧凑,可靠,高效。

同轴谐振器 Coaxial Resonator

组件的驻波建立了陶瓷同轴线,后端是短路或开路,从驱动器遥控。同轴谐振器类型可以是 1/4 λ 波长或 1/2 λ 波长。

介电损耗因数 Dielectric Dissipation Factor (tanδ)

介质损耗因数(介质损耗因子),tanδ,为陶瓷材料的正切介电损耗角。tanδ 取决于有效电导对有效电纳的比率于并联的电路,使用阻抗电桥测量。
tanδ 介损值通常是在 1 kHz。

介质谐振器 Dielectric Resonator (DR)

非金属介质陶瓷的功能相似的机械谐振腔的微波频率,但尺寸却大大缩小,因为它的高介电常数。

介电常数 Dielectric Constant (K)

相对介电常数是的材料诱电率(介电常数),ε,对可用空间诱电率(介电常数)的比例,ε0,在无约束条件,即远低于机械共振的一部分。
公式:K =(介电常数材料 ε / 自由空间介电常数 ε0

导航星系统 Global Positioning System (GPS)

一个全球导航系统有 24 个或更多的卫星绕地球在海拔 12000 英里,并提供非常精确,全球定位和导航信息,每天24小时,在任何天气。也称为导航星 (NAVSTAR) 全球定位系统。

寄生模式 Spurious Mode

从介质谐振器输出由的信号或信号具非预期的共振频率。较高的谐振模式接近共振频率的主模式,模式会干扰滤波器或振荡器的性能。

压电元件的施力分布方向
(Figure-1) - 压电元件的施力分布方向

压电电荷常数 Piezoelectric Charge Constant "d"

压电常数关联于施加电场的机械应力被称为应变常数,或“d”系数。单位可以表示为米每米,每伏特每米(公尺每伏)。
公式: d = (应力形成 / 外加电场)

这是应该记住,大 dij 常数为大机械位移,这通常寻求动感传感器设备。 相反,对施加的机械应力,这系数可被视为收集相关的电极。

  1. d33 适用于力是在3方向(沿极化轴)并在同一平面上电荷的收集。
  2. d31 适用于表面电荷的收集,但力应用于直角偏振轴。
  3. d15 表明,对与原来成直角的极化电极的电荷收集,适用的机械剪切应力。

dij 系数的单位一般表达为库伦/平方米每牛顿/平方米。
公式: d = (短路电荷密度 / 印加的机械应力)

当力量应用在完全由电极分布的区域(即使是只有部分总电极),则此单位从等式中抵销和系数表示电荷每单位力量,库伦每牛顿。以这种方式查看的 dij 系数是非常有用的,当预期的电荷发生器,例如,加速计。

压电电压常数 Piezoelectric Voltage Constant "g"

介质极化
(Figure-2) - 介质极化

压电常数与电场产生的机械应力被称为电压常数,或“g”系数。单位表示为伏特/米每牛顿/平方米。
公式: g = (开路电场 / 印加的机械应力)

输出电压可以由陶瓷电极之间的厚度的电场乘积计算取得。

  1. “33”标表明,电场和机械应力都沿极化轴。
  2. “31”标标志着压力作用于成直角偏振轴,但电压出现在同一电极如“33”。
  3. “15”标意味着外加剪切应力和由此产生的电场垂直于极化轴。

高 gij 常数倾向大电压输出,并成为广受欢迎的的传感器。 虽然 g 系数被称为电压系数,这也是正确的说,gij 是应变展开适用于电荷密度与单位米的比例,每米超过库伦每平方米。

介质的极化 Polarization of Dielectric

如果材料含有极性分子,在没有施加电场的情况下,他们一般都处在随机的方向。外加电场的极化材料,会重从定向它的极性分子的偶极矩。 这将减少板和增加平行板结构的电容之间的有效电场。电介质必须是一个良好的电气绝缘材料,以尽量减少任何直流泄漏的电流通过电容器。

电压驻波比 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

传统确定反射系数的方法是衡量入射波和反射波的叠加造成的驻波。传统量测电压的方法,是使用开槽测试线测量一系列的点。电压驻波比(VSWR)是最高除以最低的比率。 总驻波的 VSWR 是无穷尽的,因为最低电压为零。如果没有反射发生 VSWR 为 1.0。VSWR 和反射系数的关系如:公式: VSWR = (1 + ρ) / (1 - ρ)

品质因数 Quality Factor (Q = 1 / tanδ)

品质因数 Q 是性能评估值或质量的谐振器,是衡量能源损失或每周期消耗与谐振器内电场能量储存比较值。

德键微波介质元件的优势

应用于无线通信的新材料 - 微波介质谐振器 - 德键电子
"一切物质从材料的电磁特性到微观结构是最终的最要结果。"

一个由电介质材料组成的小陶瓷元件,是运作于几个微波系统的滤波器和振荡器至关重要的基底,如卫星电视接收机,军用雷达系统,全球定位系统(GPS)设备和移动通讯。 德键电子已开发多种专门的压电介质材料,可以提供更可靠和更清晰的微波通信信号。

在微波通信,介质谐振滤波器是用来区分有用和无用的信号频率的发送和接收信号。当要提取和检测有用的频率,元件必须保持强有力的信号。保持有用信号频率清晰,不会受季节性温度变化影响也是至关重要的。

实际应用的谐振材料必须有一些重要的特性。

  • 相对高的介电常数材料可微型化元器件;
  • 高品质因数(Q)可以改善选择性;
  • 于低温度时材料的共振频率变化,可保持微波电路的稳定。

虽然大量的陶瓷介质材料已被开发,但事实证明,单一的材料很难满足所有的需求及合理的成本。 "德键利用这些新电介质材料的优势,使它们比目前使用的组合物相对便宜,未来电介质材料通过适当的添加剂,及优化制备条件,可以再进一步改善。"

电介质材料的组成及研究

德键新的电介质材料开发,是用陶瓷形成的烘烤压粉末混合物为原料,在烤炉温度 1200 至 1550 摄氏度烘烤。

德键工程师用 X 射线衍射、拉曼光谱、和扫描电镜研究揭示陶瓷结构。电介质材料的一般公式:铈 Ce(M1/2Ti1/2)O3.5。其中铈 Ce 元素是"铈" (cerium),钛 Ti 是钛和 O 是氧。 的“M”代表任何一个金属镁,锌,钙,钴,锰,镍和钨。数字是指每个元素在陶瓷的比例。

进一步的工作是找到陶瓷确切的组成,内部结构。

德键的服务及目录下载

德键提供高品质的零部件,根据每个客户的特殊需求,在性能,成本和技术方面,可做相对应的配合。
对于微波介质有关的市场资源开发或已停产的压电产品,建议您联系我们的销售部,以便将你的要求转达德键相关部门。

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