介质谐振器
介质谐振器的基本特性
介质谐振器的基本特性电磁谐振器是一种储存一定电磁能量的元件，电能和磁能在其中周期地相互转换，这种转换过程称为振荡，振荡的频率称为谐振频率。
电磁谐振器最常见的例子是电感L 和电容C 组成的串联或并联谐振电路。
实际上，能够限定电磁能量在一定区域振荡器的结构都可以构成电磁谐振器，其中不用金属也可以构成电磁谐振器，介质谐振器就是其中一种。
介质谐振器是用高介电常数和低损耗的介质材料制成，具有优良的电磁特性。
1 介质谐振器的工作原理理想导体壁(电阻率为零)在电磁理论中称为电壁，在电壁上，电场的切向分量为零，磁场的法向分量为零。
电磁波入射到电壁上将被完全反射回来，没有透射波穿过电壁。
因此，用电壁围成一个封闭腔，一旦有适当频率的电磁波馈入，波将在腔的电壁上来回反射，在腔内形成电磁驻波，发生电磁谐振，此时即使外部停止向腔内馈送能量，已建立起来的电磁振荡仍将无衰减地维持下去，可见电壁空腔是一种谐振器，电磁能量按一定频率在其中振荡。
当然，非理想导体壁构成地空腔，也具有电壁空腔地类似特性，只不过外部停止馈送能量后，其内部已建立起来地电磁振荡，不会长期地维持下去，将随时间而逐渐衰减，终于消逝，成为阻尼振荡。
谐振器中电磁振荡维持时间地长短(时间常数)是其Q 值高低地一种度量。
现在我们来研究电磁波在高介电常数介质与空气交界面上地反射和折射情况。
图 1 电磁波在介质界面上的反射与折射如图1所示，假设有一平面电磁波i E 由介质向空气入射,入射角为i θ，则在界面上将有一部分波被反射回来，称为反射波r E ，反射r θ角等于i θ；另一部分波穿过界面，称为透射波t E ，折射角为t θ。
按照折射定律，入射角i θ与折射角t θ间的关系是：sin r t θθ= (1)由于相对介电常数r ε总是大于1，故t θ总是大于r θ，当(10sin i θθ-== (2)时，折射角90t θ= ，这时空气中的波沿界面传输，它的能量来自无限远处的场源，而与入射波无关，谓之表面波。
介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析
介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析引言：介质谐振器是一种利用介质谐振的现象来实现电磁波的选择性传输的器件。
而介质谐振器天线则是利用介质谐振器的特性来改善天线性能，提高辐射效率和增加天线的带宽。
因此，对于介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析具有重要意义。
本文将针对这两者进行详细介绍。
一、介质谐振器的建模与分析介质谐振器是一种通过调整介质中电磁场分布的谐振结构。
在电磁学中，介质谐振器一般被建模为具有闭合边界的空腔，谐振模式的产生取决于构成空腔结构的形状、尺寸和材料的介电常数。
对于介质谐振器的建模与分析，可以采用有限差分时间域(FDTD)、有限元方法(FEM)等数值计算方法。
1.FDTD方法：FDTD方法是一种基于电磁场的数值模拟方法，通过将空间离散化为网格，时间离散化为时间步长，利用基本的麦克斯韦方程的差分形式来模拟电磁场的时空演化。
对于介质谐振器，可以将其建模为一个三维网格，然后根据麦克斯韦方程对电磁场进行计算，得到谐振模式的分布情况。
2.FEM方法：有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它是通过将计算域离散化为有限个单元，构建节点之间的关系来模拟问题的数学模型。
对于介质谐振器的建模与分析，可以利用FEM方法对其进行离散化处理，然后利用有限元方程求解得到谐振模式的分布。
二、介质谐振器天线的建模与分析介质谐振器天线是在传统天线的基础上引入了介质谐振器的特性来改善天线性能。
在建模介质谐振器天线时，需要考虑天线基底、介质谐振器、辐射元件等多个参数。
对于介质谐振器天线的建模与分析，可以采用微带线模型、模态扩展法等方法。
1.微带线模型：微带线模型是一种常用的介质谐振器天线建模方法，它利用介质材料在微带线上的衬底上形成谐振结构。
这种模型中，通过改变衬底的尺寸、相对介电常数等参数，可以调整天线的谐振频率和带宽。
2.模态扩展法：模态扩展法是一种用于分析多模谐振器的数值方法，通过求解波方程的特征值和特征场来得到谐振器的模态特性。
介质谐振器天线原理
介质谐振器天线原理传统的天线一般采用导电介质制造，如金属，有线电视等。
然而，金属材料的导电性给天线带来了一些限制，如对频率的依赖性和耐腐蚀性的问题。
因此，研究者们开始探索使用非导电材料制造天线，其中介质谐振器天线是一种独特的选择。
介质谐振器天线的基本原理是利用材料的介电性质，在频率选择性的谐振场中产生较大的电场，从而增强天线的辐射效果。
谐振场是指介质中存在的强烈电场，当天线的谐振频率与谐振场的频率非常接近时，其辐射效果会得到增强。
具体来说，介质谐振器天线是由一个悬浮在介质中的天线和一个聚焦容器组成。
聚焦容器是一个非导电的材料制成的，具有特定的电介质常数和尺寸。
当高频信号被输入到天线中时，由于天线和聚焦容器之间的电场交互作用，介质中会形成一个强烈的谐振场。
这个谐振场可以有效地集中电磁能量，并将其从天线中辐射出去。
介质谐振器天线的工作频率取决于天线和聚焦容器的尺寸和材料的介电常数。
通过调整这些参数，可以改变天线的谐振频率，使其适应不同的工作频率范围。
这种天线结构的优点之一是具有较窄的带宽，因此可以减少对其他频段的干扰。
与传统的金属天线相比，介质谐振器天线具有许多优点。
首先，由于介质具有较高的电介质常数，天线可以更有效地聚焦电能，从而提高辐射效率。
其次，非导电材料具有较低的损耗，可以减少由于导电材料引起的减弱效应。
此外，非导电材料还具有良好的耐腐蚀性和耐候性，可以更长时间地保持天线的性能。
总体而言，介质谐振器天线是一种通过利用材料的介电性质来增强天线性能的创新解决方案。
通过调整天线和聚焦容器的参数，可以使天线在特定的谐振频率下工作，实现较好的辐射效果。
这种天线结构具有较高的辐射效率、较低的损耗和良好的耐腐蚀性，适用于各种通信和雷达系统中。
介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析(DOC)
第3章介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析3.1介质谐振器介质谐振器的流程图：3.1.1介质谐振器的建模介质谐振器的模型有很多中，本文主要是以圆柱形介质谐振器为参考，其中，介质谐振器的尺寸均是由本人视个人情况设定。
本模型由三部分组成：谐振腔、谐振介质和基片，如图所示：谐振腔谐振介质谐振器基片3.1.2谐振器的设计与仿真分析（1）开始前的准备工作上网下载电磁波仿真系统HFSS软件，进行安装。
打开HFSS软件桌面快捷方式，启动HFSS软件。
新建一个工程，名称为yuancong.hfss ，然后设计解决方案类型。
在HFSS软件中，具有三种求解方法。
分别是受驱模式求解、受驱终端求解和本征模求解。
下面是三种求解方式的区别：本征模求解：计算结构的本征模或谐振是一般采用本征模求解方式。
本征模求解可算出结构的谐振频率和在这些谐振频率出对应的场，也可计算出品质因数。
因为本征模问题不包含端口和源，所以介质谐振器运用的求解方式是本征模求解方式。
受驱模式求解：想用HFSS计算基于微波传输带、波导、传输线等被动高频结构的基于模式的S参数时，选用Driven Modal。
S参数解决将用一系列波导模的入射和反射能量来表示。
受驱终端求解：想用HFSS计算基于终端的多导体传输线端口的S参数时，采用受驱终端求解。
（2）设计模型单位选择软件的单位以毫米为单位。
（3）创建空气腔选择菜单项创建空气腔，其圆柱体的基坐标为（x=0,y=0,z=0）,并且键入半径为15mm，高度为10mm。
并且勾选显示框架项。
（4）创建新材料由于介质谐振器是由高介电常数和低损耗的介质材料制成，所以要创建高介电常数的材料。
ε=36，命我们在三维模型材质中创建新材质，其中，谐振介质的介电常数r名为DielRes.在实际天线设计中，谐振器要放在介质基片之上，基片下面是接地板，接地板如果与谐振器较近就会对谐振频率和品质因数有影响，而且谐振器材ε=9.6.料的介电常数必须远大于基片的介电常数。
cst设计介质谐振器的边界条件
cst设计介质谐振器的边界条件
在CST微波工作室中，设置边界条件的目的是将电磁问题限定在有限的空间内进行分析。
边界条件是求解电磁场数值模型的重要元素之一，它们由建模的实际情况决定。
对于介质谐振器，通常需要设置的边界条件包括：
1. 电边界（Electric）：电场垂直于边界表面，所有切向电场和法向磁通量都设置为零。
2. 磁边界（Magnetic）：磁场垂直于边界表面，所有切向磁场和正常的电通量都设置为零。
3. 开放边界（Open (PML)）：相当于理想匹配层（PML），电磁波几乎无反射通过该边界。
4. 开放边界（Open (add space)）：与Open边界条件相同，边界表面设置与模型有一定的距离，主要用于远区场的计算，比如天线、RCS等辐射/散射问题的仿真分析。
5. 周期性边界条件（Periodic）：用于阵列天线、FSS等周期性结构的仿真分析，成对出现、需要设置相位差。
6. 有耗导体边界条件（Conducting wall）：良导体/非理想导体边界条件，等效于有耗导体，电场垂直边界表面。
当背景材料设置为有耗导体（Lossy metal）时，自动设置为有耗导体边界。
在CST设计介质谐振器时，可以根据实际情况选择合适的边界条件。
例如，如果介质谐振器放置在波导中，可以将波导的背景和边界都设置为理想导体（PEC），相当于构建了一个波导，其内壁就是理想导体。
如果介质谐振器放置在一个电磁兼容测试实验室的暗室中，可以将背景设置为空气环境，将边界设置为开放边界（Open (add space)），模拟暗室的四周墙壁（吸波
材料）。
TE01δ模式介质谐振器产品说明
TE01δ/TM模式介质谐振器TE01δ/TM模式介质谐振器具有介电常数高、品质因数高、频率温度系数小等优点。
因TE01δ/TM模式介质谐振器具有高稳定性和可靠性，所以被广泛地应用在微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星接力、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能。
TE01δ/TM模式介质谐振器适用于基站用介质腔体滤波器、双工器、合路器。
一、TE01δ/TM模式介质谐振器的产品用途TE01δ/TM模式介质谐振器用于无线局域网的通信基站、直放站，多重频道、多重定位系统的通信转发器，通信方面的码分多路访问式的蜂窝式电话，国际移动通讯的无绳电话，全球数字移动电话系统中的中继无线系统，无线局域网的个人移动通讯系统，数字式无绳电话、雷达、电子对抗、军事、航空航天等领域。
二、TE01δ/TM模式介质谐振器的产品参考图片TE01δ/TM模式介质谐振器图片三、TE01δ/TM模式介质谐振器的产品特性TE01δ/TM模式介质揩振器具有介电常数高（介电常数>30）、Q值高（Q>3000）、温度漂移低（±20ppm/℃）以上参数仅供参考，本公司可根据用户的要求单独设计四、TE01δ/TM模式介质谐振器的外观尺寸以上参数仅供参考，本公司可根据用户的要求单独设计五、TE01δ/TM模式介质谐振器的波形特点六、TE01δ/TM模式介质谐振器的主要参数七、TE01δ/TM模式介质谐振器的命名方法注意事项：TM模在焊装前一定要预热，而且焊装时的温度曲线要平缓，焊装后自然降温，要注意避免局部快速高温或低温。
TE01δ模以螺钉安装为主，如需胶水安装，需使用我公司提供的特种胶水，并按规程操作，并且要保持腔体内干燥，调节频率一般采用介质谐振盘以保障Q值不受影响，而且注意调节螺杆的材质，以确保温漂的稳定性，介质谐振器在装配密封前一定要进行充行的干燥。
TE01δ/TM模式介质谐振器的频率范围覆盖了DC~20GHz,广泛应用于移动通讯基站、直放站、TD/LTE RRU模块、射频电路、卫星定位与寻航、雷达、电子对抗、TR选频组件等军事和航空航天领域。
介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析(DOC)
第3章介质谐振器与介质谐振器天线的建模与仿真分析3.1介质谐振器介质谐振器的流程图：3.1.1介质谐振器的建模介质谐振器的模型有很多中，本文主要是以圆柱形介质谐振器为参考，其中，介质谐振器的尺寸均是由本人视个人情况设定。
本模型由三部分组成：谐振腔、谐振介质和基片，如图所示：谐振腔谐振介质谐振器基片3.1.2谐振器的设计与仿真分析（1）开始前的准备工作上网下载电磁波仿真系统HFSS软件，进行安装。
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下面是三种求解方式的区别：本征模求解：计算结构的本征模或谐振是一般采用本征模求解方式。
本征模求解可算出结构的谐振频率和在这些谐振频率出对应的场，也可计算出品质因数。
因为本征模问题不包含端口和源，所以介质谐振器运用的求解方式是本征模求解方式。
受驱模式求解：想用HFSS计算基于微波传输带、波导、传输线等被动高频结构的基于模式的S参数时，选用Driven Modal。
S参数解决将用一系列波导模的入射和反射能量来表示。
受驱终端求解：想用HFSS计算基于终端的多导体传输线端口的S参数时，采用受驱终端求解。
（2）设计模型单位选择软件的单位以毫米为单位。
（3）创建空气腔选择菜单项创建空气腔，其圆柱体的基坐标为（x=0,y=0,z=0）,并且键入半径为15mm，高度为10mm。
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（4）创建新材料由于介质谐振器是由高介电常数和低损耗的介质材料制成，所以要创建高介电常数的材料。
ε=36，命我们在三维模型材质中创建新材质，其中，谐振介质的介电常数r名为DielRes.在实际天线设计中，谐振器要放在介质基片之上，基片下面是接地板，接地板如果与谐振器较近就会对谐振频率和品质因数有影响，而且谐振器材ε=9.6.料的介电常数必须远大于基片的介电常数。
介质谐振器的工作原理
介质谐振器的工作原理我们目前所接触到的最基本的介质器件是介质谐振器。
要想了解介质谐振器的工作原理首先要了解金属波导与谐振腔。
一、 金属波导的一般特性传输电磁能量或电磁信号的途径可分为两类，一类是电磁波在空间或大气中的传播，另一类是电磁波沿波导系统的传播。
人类最初应用的电磁波导波系统是双线传输线，双线传输线主要用在频率较低的场合，当使用频率逐步提高时，双线传输线的传输损耗以及辐射损耗急剧的增加，为了克服辐射损耗，采用了同轴线结构。
但是同轴线中所采用的模式仍然是TEM模，必须有内外两根导体，到了频率更高时内导体的损耗变得很严重。
在微波频段即分米波段和厘米波段人们发现，用一根中空的金属管来传输电磁波是可行的和方便的。
在空管中不可能传播TEM模式，因此采用TE模或TM模，这就是金属波导或称为波导管。
到了短毫米波段及亚微毫米波段金属波导的截面积尺寸太小，加工不易，因此采用介质波导作为传输系统。
在光波段使用光学纤维和光波导也是介质波导。
光学纤维简称光纤现在已成为传输电磁信号的主要手段。
为了近似地实现短路面的边界条件可以用具有高导电率的导体即金属构成的边界面，这样就形成金属波导或称波导管。
金属波导可以由一根波导管构成，也可以由多根波导管构成。
略去导体表面损耗时，可将边界看作短路面。
波导波的特点是存在一个截止频率，当工作频率高于截止频率时，纵方向为快行波，横方向为驻波，工作频率低于截止频率时，纵方向成为衰减场或渐消场，横方向仍然为驻波。
金属波导的传播特性为ωc=T/(με)1/2 =cT/(με) 1/2或Fc= cT/2∏(με) 1/2临界状态下，电磁波在介质中的波长就是横向波长，即λT=2∏/T=1/fc(με)1/2相应的临界状态下真空中的波长称为临界波长。
当电磁波的角频率大于波长的临界角频率时，电磁波可在波导中传播，反之，波导是截止的。
临界角波数决定于波导的截面形状和尺寸。
二、 金属波导的波阻抗金属壁是由良导体构成而非理想导体，因此电磁波在波导中传播时一定会有功率损耗，从而造成电磁波沿传播方向上的衰减。
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DRD型
o TE 01δ模式谐振器 (圆板型/柱型) 的有效范围
可提供附支撑架的TE模式谐振器和调好频率的谐振器。
DRR060型铜电极DRR040型铜电极
DRR020型铜电极
DRR030型铜电极o TEM模式谐振器有效范围
in mm
L：取决于频率
高频元件／组件
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1) 频率温度系数。
2) 谐振频率的公差 (P: ±0.7%最大值; K: ±0.7%最大值)。
3) Qu的值取决于频率范围的下限。
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