諧振器簡介

　　諧振器是產(chǎn)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(qū)動其工作，產(chǎn)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(chǎn)生頻率的作用，具有穩(wěn)定，抗干擾性能良好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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(yīng)而制成的諧振元件.與半導(dǎo)體器件和阻容元件一起使用,便可構(gòu)成石英晶體振蕩器.

　　壓電效應(yīng):對某些電介質(zhì)施加機(jī)械力而引起它們內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移,產(chǎn)生極化,從而導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷.在一定應(yīng)力范圍內(nèi),機(jī)械力與電荷呈線性可逆關(guān)系.這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng).

　　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(chǎn)生諧振頻率的陶瓷外殼封裝的電子元件.起產(chǎn)生頻率的作用,具有穩(wěn)定,抗干擾性能良好的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)用金屬波導(dǎo)或諧振腔更不可能。為此，介質(zhì)波導(dǎo)以及介質(zhì)諧振器迅速的發(fā)展起來并獲得廣泛的應(yīng)用。雖然介質(zhì)波導(dǎo)及介質(zhì)諧振器的尺寸也處于波長可以相比的量級，但易于用微細(xì)加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸為微米量級的光學(xué)纖維及光波導(dǎo)都屬于介質(zhì)波導(dǎo)。金屬波導(dǎo)中的場可以被看成是平面波在導(dǎo)體面之間往復(fù)反射造成的，介質(zhì)波導(dǎo)中的場也可被看成是電磁波在介質(zhì)界面之間全反射所造成的。

諧振器的應(yīng)用

　　金屬波導(dǎo)與金屬諧振腔廣泛應(yīng)用于分米波、厘米波以及較長的毫米波段。由于波導(dǎo)的橫截面及諧振腔的尺寸與波長相近，例如矩形波導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)用金屬波導(dǎo)或諧振腔更不可能。為此，介質(zhì)波導(dǎo)以及介質(zhì)諧振器迅速的發(fā)展起來并獲得廣泛的應(yīng)用。雖然介質(zhì)波導(dǎo)及介質(zhì)諧振器的尺寸也處于波長可以相比的量級，但易于用微細(xì)加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸為微米量級的光學(xué)纖維及光波導(dǎo)都屬于介質(zhì)波導(dǎo)。金屬波導(dǎo)中的場可以被看成是平面波在導(dǎo)體面之間往復(fù)反射造成的，介質(zhì)波導(dǎo)中的場也可被看成是電磁波在介質(zhì)界面之間全反射所造成的。因此，被疏媒質(zhì)包圍的密媒質(zhì)就形成介質(zhì)波導(dǎo)。理想的金屬波導(dǎo)內(nèi)電磁場沿橫向呈駐波，在波導(dǎo)邊界以外近似于理想導(dǎo)體，不存在電磁場。在介質(zhì)波導(dǎo)內(nèi)電磁場沿橫向呈駐波，但在介質(zhì)波導(dǎo)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(zhì)的金屬波導(dǎo)中，TE 模和 TM ?？梢詥为?dú)的滿足波導(dǎo)壁的短路邊界條件，因此永遠(yuǎn)可以將 TE 模與 TM 模分開，他們都可以在金屬波導(dǎo)中傳播。當(dāng)金屬波導(dǎo)中填充兩種以上的媒質(zhì)時，或部分充填介質(zhì)時，電磁場除滿足導(dǎo)體壁上的邊界條件外，還必須滿足媒質(zhì)界面的連續(xù)條件。在均勻填充兩種以上媒質(zhì)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(nèi)容以后，可以接下來進(jìn)一步了解介質(zhì)諧振器。

　　早在1939 年，介質(zhì)諧振器的概念和理論就已經(jīng)被提出但因?yàn)闆]有找到適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)材料，這個理論沉睡了 20 多年，未獲得實(shí)際的發(fā)展，到了 20 世紀(jì) 60 年代金紅石瓷等高介電率陶瓷(ε≈80100)的研制成功，使介質(zhì)諧振器又開始被人們注意。但是因?yàn)榻鸺t石瓷的溫度系數(shù)太高，限制了它的實(shí)際應(yīng)用。20 世紀(jì) 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(shù)低，才使得介質(zhì)諧振器實(shí)用化。介質(zhì)諧振器具有體積小，重量輕，品質(zhì)因數(shù)高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。特別是便于應(yīng)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(dāng)介電率很高時介質(zhì)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(shù)接近于 1。這時可以把介質(zhì)諧振器的表面看成是開路壁，即磁壁。于是介質(zhì)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。