諧振器簡介

　　諧振器是產生諧振頻率的電子元件，它是典型的無源器件，需要外圍電路驅動其工作，產生時鐘輸出。常用的分為石英晶體諧振器和陶瓷諧振器。

　　諧振器起產生頻率的作用，具有穩(wěn)定，抗干擾性能良好的特點，廣泛應用于各種電子產品中，石英晶體諧振器的頻率精度要高于陶瓷諧振器，但成本也比陶瓷諧振器高。諧振器重要起頻率控制的作用，所有電子產品涉及頻率的發(fā)射和接收都需要諧振器。諧振器的類型按照外形可以分為直插式和貼片式兩種。最基本的諧振器件是介質諧振器。

諧振器的分類及介紹

　　諧振器分為：

　　1、石英晶體諧振器：又稱為石英晶體,俗稱晶振.是利用石英晶體的壓電效應而制成的諧振元件.與半導體器件和阻容元件一起使用,便可構成石英晶體振蕩器.

　　壓電效應:對某些電介質施加機械力而引起它們內部正負電荷中心相對位移,產生極化,從而導致介質兩端表面內出現符號相反的束縛電荷.在一定應力范圍內,機械力與電荷呈線性可逆關系.這種現象稱為壓電效應.

　　作用：提供系統(tǒng)振蕩脈沖,穩(wěn)定頻率,選擇頻率.

　　2、陶瓷諧振器：是指產生諧振頻率的陶瓷外殼封裝的電子元件.起產生頻率的作用,具有穩(wěn)定,抗干擾性能良好的特點,廣泛應用于各種電子產品中,比石英晶體諧振器的頻率精度要低，但成本也比石英晶體諧振器低。它主要起頻率控制的作用，所有電子產品涉及頻率的發(fā)射和接收都需要諧振器。

　　在紅外波段或可見光波段，即波長為微米量級時應用金屬波導或諧振腔更不可能。為此，介質波導以及介質諧振器迅速的發(fā)展起來并獲得廣泛的應用。雖然介質波導及介質諧振器的尺寸也處于波長可以相比的量級，但易于用微細加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸為微米量級的光學纖維及光波導都屬于介質波導。金屬波導中的場可以被看成是平面波在導體面之間往復反射造成的，介質波導中的場也可被看成是電磁波在介質界面之間全反射所造成的。

諧振器的應用

　　金屬波導與金屬諧振腔廣泛應用于分米波、厘米波以及較長的毫米波段。由于波導的橫截面及諧振腔的尺寸與波長相近，例如矩形波導工作在 TE01 模時，其寬邊尺寸大于二分之一波長，因此到了短毫米波段以及亞毫米波段，金屬波導及諧振腔的尺寸太小，難于制造。在紅外波段或可見光波段，即波長為微米量級時應用金屬波導或諧振腔更不可能。為此，介質波導以及介質諧振器迅速的發(fā)展起來并獲得廣泛的應用。雖然介質波導及介質諧振器的尺寸也處于波長可以相比的量級，但易于用微細加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸為微米量級的光學纖維及光波導都屬于介質波導。金屬波導中的場可以被看成是平面波在導體面之間往復反射造成的，介質波導中的場也可被看成是電磁波在介質界面之間全反射所造成的。因此，被疏媒質包圍的密媒質就形成介質波導。理想的金屬波導內電磁場沿橫向呈駐波，在波導邊界以外近似于理想導體，不存在電磁場。在介質波導內電磁場沿橫向呈駐波，但在介質波導外仍然存在電磁場，它沿橫向呈漸減狀態(tài)，稱漸消場。在充填均勻媒質的金屬波導中，TE 模和 TM ?？梢詥为毜臐M足波導壁的短路邊界條件，因此永遠可以將 TE 模與 TM 模分開，他們都可以在金屬波導中傳播。當金屬波導中填充兩種以上的媒質時，或部分充填介質時，電磁場除滿足導體壁上的邊界條件外，還必須滿足媒質界面的連續(xù)條件。在均勻填充兩種以上媒質的情況下只能有 TE 與 TM 的混合模式 HEM 模式。在了解了以上內容以后，可以接下來進一步了解介質諧振器。

　　早在1939 年，介質諧振器的概念和理論就已經被提出但因為沒有找到適當的介質材料，這個理論沉睡了 20 多年，未獲得實際的發(fā)展，到了 20 世紀 60 年代金紅石瓷等高介電率陶瓷(ε≈80100)的研制成功，使介質諧振器又開始被人們注意。但是因為金紅石瓷的溫度系數太高，限制了它的實際應用。20 世紀 70 年代研制了鈦酸鋇系和鈦酸鋯系陶瓷，它們的介電率高，損耗小，溫度系數低，才使得介質諧振器實用化。介質諧振器具有體積小，重量輕，品質因數高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。特別是便于應用在微帶電路或微波集成電路中和毫米波段，受到很大重視，發(fā)展很快。當介電率很高時介質與空氣的界面近似于開路面，電磁波在界面上的發(fā)射系數接近于 1。這時可以把介質諧振器的表面看成是開路壁，即磁壁。于是介質諧振器成為具有齊次邊界條件的封閉系統(tǒng)，即等效開路壁(磁壁)諧振腔。