探索陶瓷同轴谐振滤波器的基本原理

在对陶瓷同轴谐振器展开讨论之前，我们需要先了解什么是谐振器以及这类电子元件是如何工作的。一般来说，谐振器是构建带通滤波器的重要组成部分，它可以让特定的频率或频段通过滤波器，如图1所示：

图1. 带通滤波器的工作图示：允许特定频段的波通过并对其他频段加以屏蔽

一个简单的谐振器，如LC谐振器，可以在电容（C）中储存与频率有关的电能，在电感（L）中储存磁能。当储存在电场中的能量与储存在磁场中的能量相等时，谐振器的谐振频率就会出现。

陶瓷同轴谐振器的概述 

现在我们已经了解了谐振器的基本工作原理，下面让我们一起来探索陶瓷同轴谐振器的运行机制。一般来说，陶瓷同轴谐振器是一个传输线谐振器，在横向电磁（TEM）模式下工作。TEM模式具有与Z方向成直角的E场和H场分量，在传播方向上没有信号，如图2所示：

图2. 电能和磁能在同轴传输线中的传播图示

同轴谐振线通常由一个陶瓷柱状体构成，中间有一个同轴孔穿过（如图3所示）。其性能由电介质类型、长度和金属化来决定。同轴谐振线也可被切割成与相应频率的波长相关的特定长度。例如，为了使同轴谐振线更短，我们可以使用具有特定介电常数的陶瓷来缩减相应频率的波长。图4展示了当添加一个一端金属化的λ/4谐振器或一个两端开放的λ/2谐振器时，信号是如何受到影响的。

图3. 同轴谐振线图示


图4. 陶瓷同轴谐振器的类型对信号的影响

使用陶瓷同轴谐振器制作滤波器

现在让我们来看看在何种情况下适合使用陶瓷同轴谐振器来制作滤波器。在之前的推文中我们探讨了如何利用电阻（Rs）、电容（Cs）和电感（Ls）的不同组合来构建简单的滤波器。虽然这种方法很适合开发简单的滤波器，但随着工作频率的提高和滤波需求的复杂化，如果仍然只使用这些基本的电路构件，很可能会遇到各种性能和尺寸的问题。

在此情况下，我们可以用现代高性能陶瓷介质材料制成的短路陶瓷同轴谐振器来取代LC谐振器。陶瓷同轴谐振器在超高频和微波频率范围内可能出现的高Q值使其成为许多应用的理想选择，尤其是在成本、尺寸和稳定性很重要的情况下。

楼氏电容（KPD）的陶瓷同轴谐振滤波器的优势

如下图5所示，在黄线圈出的深蓝色区域内，楼氏电容（KPD）可提供符合条件的陶瓷同轴谐振滤波器。

图5. 以黄线圈出的深蓝色区域为楼氏电容（KPD）的陶瓷同轴谐振滤波器所覆盖的频率范围

如下所示，楼氏电容（KPD）列出了旗下较受客户欢迎的陶瓷同轴谐振滤波器：

- 窄到中等带宽的F0=200MHz到2.2GHz的大尺寸12毫米和18毫米谐振带通滤波器，0.2%到30%的百分比相对带宽
- 中等至宽频带，F0=1GHz至6GHz的小尺寸2毫米至6毫米谐振带通滤波器，3%至45%的百分比相对带宽
- 窄带宽带阻滤波器，适用于F0 = 400 MHz至4 GHz，1%至15%的百分比相对带宽

图6. 楼氏电容（KPD）的陶瓷同轴谐振器


图7. 楼氏电容（KPD）的陶瓷谐振滤波器