介質濾波器是由若干個介質諧振器耦合而成的,金屬空腔諧振器的主要損耗來自導體的損耗,介質濾波器用介質(如微波陶瓷)取代金屬導體,能夠把電磁場限制于諧振腔之內,因此具有較高的Q值。
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根據(jù)電磁波的傳播特性,當電磁波從高介電常數(shù)的介質進入低介電常數(shù)的介質時,會在介質分界面上發(fā)生發(fā)射和折射。當入射角大于或等于臨界角時,電磁波將會發(fā)生全反射。
介質的介電常數(shù)越高,臨界角越小,全反射現(xiàn)象就越容易發(fā)生,在介質表面也就越容易形成磁壁,由磁壁圍成的介質塊構成介質諧振器。
這種由高介電常數(shù)、低損耗介質材料所形成的微波諧振器,其電磁場能量基本上都集中在諧振腔內,輻射損耗非常小。介質本身的損耗決定諧振器的Q值,即Q=1/tanδ。
一些常用介質材料的損耗角正切值通常為0.0001~0.0002,其Q值可達500~10 000,正是因為介質的品質因數(shù)很高,電磁能量絕大部分集中在介質諧振器之內,所以電磁振蕩極易維持下去。
因此,介質諧振器可以作為濾波器使用,目前,陶瓷介質材料的相對介電常數(shù)約為39,蕞大可以做到90以上。因此,使用介質材料作諧振器,可以大大縮減濾波器的體積和質量,并且不會降低濾波器的性能。