谐振器简介

　　谐振器是产生谐振频率的电子元件，它是典型的无源器件，需要外围电路驱动其工作，产生时钟输出。常用的分为石英晶体谐振器和陶瓷谐振器。

　　谐振器起产生频率的作用，具有稳定，抗干扰性能良好的特点，广泛应用于各种电子产品中，石英晶体谐振器的频率精度要高于陶瓷谐振器，但成本也比陶瓷谐振器高。谐振器重要起频率控制的作用，所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器。谐振器的类型按照外形可以分为直插式和贴片式两种。*基本的谐振器件是介质谐振器。

谐振器的分类及介绍

　　谐振器分为：

　　1、石英晶体谐振器：又称为石英晶体,俗称晶振.是利用石英晶体的压电效应而制成的谐振元件.与半导体器件和阻容元件一起使用,便可构成石英晶体振荡器.

　　压电效应:对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷.在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系.这种现象称为压电效应.

　　作用：提供系统振荡脉冲,稳定频率,选择频率.

　　2、陶瓷谐振器：是指产生谐振频率的陶瓷外壳封装的电子元件.起产生频率的作用,具有稳定,抗干扰性能良好的特点,广泛应用于各种电子产品中,比石英晶体谐振器的频率精度要低，但成本也比石英晶体谐振器低。它主要起频率控制的作用，所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器。

　　在红外波段或可见光波段，即波长为微米量级时应用金属波导或谐振腔更不可能。为此，介质波导以及介质谐振器迅速的发展起来并获得广泛的应用。虽然介质波导及介质谐振器的尺寸也处于波长可以相比的量级，但易于用微细加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸为微米量级的光学纤维及光波导都属于介质波导。金属波导中的场可以被看成是平面波在导体面之间往复反射造成的，介质波导中的场也可被看成是电磁波在介质界面之间全反射所造成的。

谐振器的应用

　　金属波导与金属谐振腔广泛应用于分米波、厘米波以及较长的毫米波段。由于波导的横截面及谐振腔的尺寸与波长相近，例如矩形波导工作在 TE01 模时，其宽边尺寸大于二分之一波长，因此到了短毫米波段以及亚毫米波段，金属波导及谐振腔的尺寸太小，难于制造。在红外波段或可见光波段，即波长为微米量级时应用金属波导或谐振腔更不可能。为此，介质波导以及介质谐振器迅速的发展起来并获得广泛的应用。虽然介质波导及介质谐振器的尺寸也处于波长可以相比的量级，但易于用微细加工手段制成微小尺寸。例如，截面尺寸为微米量级的光学纤维及光波导都属于介质波导。金属波导中的场可以被看成是平面波在导体面之间往复反射造成的，介质波导中的场也可被看成是电磁波在介质界面之间全反射所造成的。因此，被疏媒质包围的密媒质就形成介质波导。理想的金属波导内电磁场沿横向呈驻波，在波导边界以外近似于理想导体，不存在电磁场。在介质波导内电磁场沿横向呈驻波，但在介质波导外仍然存在电磁场，它沿横向呈渐减状态，称渐消场。在充填均匀媒质的金属波导中，TE 模和 TM 模可以单独的满足波导壁的短路边界条件，因此永远可以将 TE 模与 TM 模分开，他们都可以在金属波导中传播。当金属波导中填充两种以上的媒质时，或部分充填介质时，电磁场除满足导体壁上的边界条件外，还必须满足媒质界面的连续条件。在均匀填充两种以上媒质的情况下只能有 TE 与 TM 的混合模式 HEM 模式。在了解了以上内容以后，可以接下来进一步了解介质谐振器。

　　早在1939 年，介质谐振器的概念和理论就已经被提出但因为没有找到适当的介质材料，这个理论沉睡了 20 多年，未获得实际的发展，到了 20 世纪 60 年代金红石瓷等高介电率陶瓷(ε≈80100)的研制成功，使介质谐振器又开始被人们注意。但是因为金红石瓷的温度系数太高，限制了它的实际应用。20 世纪 70 年代研制了钛酸钡系和钛酸锆系陶瓷，它们的介电率高，损耗小，温度系数低，才使得介质谐振器实用化。介质谐振器具有体积小，重量轻，品质因数高，稳定性好等优点。特别是便于应用在微带电路或微波集成电路中和毫米波段，受到很大重视，发展很快。当介电率很高时介质与空气的界面近似于开路面，电磁波在界面上的发射系数接近于 1。这时可以把介质谐振器的表面看成是开路壁，即磁壁。于是介质谐振器成为具有齐次边界条件的封闭系统，即等效开路壁(磁壁)谐振腔。