10.4. РЕЗОНАТОРЫ

В интегральных микросхемах СВЧ фильтров, генераторов, усилителей используются печатные (табл. 10.3) и объемные резонаторы.

Печатный резонатор, как правило, представляет собой отрезок полосковой линии передачи длиной Яв/4, или Яв, .разомкнутый или короткозамкнутый на концах. Короткозамкнутый резонатор обладает более высокой добротностью и значительно меньшим концевым излучением по сравнению с разомкнутым резонатором. Так, например, 50-омный разомкнутый на конце микрополосковый резонатор на подложке толщиной 1 мм в 10-сантиметровом диапазоне волн имеет потери на излучение около 0,5 7о и добротность 185, а аналогичный короткозамкнутый резонатор обладает пренебрежимо малыми потерями на излучение и добротностью порядка 480.

Наиболее серьезным недостатком короткозамкнутых резонаторов является необходимость замыкания проводника на основание с помощью вышеописанных элементов заземления, что усложняет технологический процесс изготовления.

В замкнуть конструкциях печатных резонаторов, выполненных в виде кольца или прямоугольника (квадрата) (см. рис. 5, б табл. 10.3), краевой эффект устраняется.

В дисковом микрополосковом резонаторе (рис. 7 табл. 10.3) йри /г/>ср0,1 возможно существование только колебаний типа Em o(Eoio, Ецо, Егш, Езю), когда отсутствуют вариации поля вдоль оси Z и могут быть вариации поля по азимуту и радиусу. Чем больше радиус диска; тем более высокие типы колебаний могут возбуждаться и поддерживаться. В резонаторе квадратного сечения (рис. 8 табл. 10.3) так же, как и в предыдущей конструкции, возбуждается волна Ет о-типа.

Объемные резонаторы имеют форму параллелепипеда, стержня или сферы из диэлектрика или феррита с высоким значением е. Принцип действия диэлектрического резонатора основан на явлении полного внутреннего отражения от границы раздела диэлектрик- воздух. При этом электромагнитное поле концентрируется в объеме резонатора и потери на излучение оказываются небольшими. Практическое использование диэлектрических резонаторов стало возможным благодаря появлению новых материалов, обладающих высоким значением еЗО, малым tgSlO- и высокой термостабильностью (ТКе -Ю--10 1/°С).

По сравнению с полноводными диэлектрические резонаторы имеют гораздо меньшие размеры при одинаковых величинах добротности. Так, например, фильтр на диэлектрических резонаторах из материала ТЮг (е~85) в экранирующем корпусе имеет в 3-5 раз меньший объем по сравнению с аналогичным полноводным фильтром. Величина собственной добротности диэлектрических резонаторов, обусловленная тепловыми потерями, может достигать значения Ш. Объемные резонаторы, как правило, конструктивно

Резонаторы

Таблица 10.3

Топология резонатора

Длина

Экви валентная схема

формулы для расчета

/=Хв/4

У /л

с - в пФ, L - в нГн, / - в см, Z-в Ом

Zi<Z2; 2>Zb,

Окончание табл. 10.3

Длина

Эквивалентная схема

Формулы для расчета

dmn - m-й .корень проиеводной фунадив Бесселя п-го порядка [45]

1 = п)

[2п Лэфф Увэфф]

эфф = /(> h);

dmn - m-v. корень производной функции Беооеля п-го порядка

2Т/еэФ

у \ эфф у \ эфф у

120 п ah

2в{а, h, е)Уеэфф 120 я/3/1

1/4 1/4

Zb (/, k, е) 1/еэфф -