세라믹 공진기 필터는 일반적으로 높은 Q 공진 요소를 가지고 있어 낮은 통과대역 삽입 손실의 이점을 제공합니다. 공진기는 저손실 유전체 재료를 사용하며 필요한 Q 팩터에 따라 다양한 크기로 제공됩니다. 다양한 공진기 크기는 아래에 참고용으로 표시되어 있습니다.
비율 대역폭(FBW)은 필터 설계에서 일반적인 개념입니다:
FBW=\frac{\text{Bandwidth}}{f_c}위 수식에서 보여주듯이, 비율 대역폭은 필터의 절대 대역폭과 중심 주파수의 비율을 나타냅니다.
비율 대역폭은 필터의 삽입 손실을 결정하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 둘 다 중심 주파수가 1000 MHz인 두 개의 예시 필터를 고려해 보겠습니다. 하나가 50 MHz 대역폭을 가지면 비율 대역폭은 5%입니다. 다른 하나가 100 MHz 대역폭을 가지면 비율 대역폭은 10%가 됩니다. 두 경우 모두 두 필터가 동일한 세라믹 공진기 유형을 사용한 4차 설계를 사용한다고 가정해 보겠습니다 — 예를 들어, 품질 팩터가 약 350인 4 mm 공진기. 두 필터 모두 4차이고 동일한 유형의 세라믹 공진기, 예를 들어 4mm를 사용한다고 가정합니다. 개별 공진기의 품질 팩터는 약 350입니다.
개별 공진기가 동일한 Q를 가지므로 두 필터에서 유사한 삽입 손실을 예상할 수 있습니다. 그러나 그렇지 않습니다. 삽입 손실과 대역폭은 반비례 관계입니다: 더 좁은 5% FBW 필터는 10% FBW 필터보다 더 높은 삽입 손실을 나타냅니다.
다음 플롯과 표는 동일한 공진기 요소를 사용함에도 불구하고 삽입 손실의 차이를 강조하면서 두 필터의 성능을 비교합니다.
| 파라미터 | 50MHz 필터 | 100MHz 필터 |
| 하한 차단 주파수, MHz | 975 | 950 |
| 상한 차단 주파수, MHz | 1025 | 1050 |
| 대역폭, MHz | 50 | 100 |
| 중심 주파수, MHz | 1000 | 1000 |
| 비율 대역폭 | 5% | 10% |
| 차수 | 4 | 4 |
| 공진기 크기, mm | 4 | 4 |
| 중간대역 삽입 손실, dB | 0.93 | 0.53 |
위의 경우, 50MHz 필터에 사용되는 공진기의 품질 팩터를 높이면 100MHz 필터와 동일한 삽입 손실을 달성할 수 있습니다. 이 더 높은 Q는 6 mm 또는 12 mm 유형과 같은 더 큰 공진기를 사용하여 얻을 수 있습니다.
Q 팩터의 함수로서의 크기와 비율 대역폭이 아래에 플롯되어 있습니다. 아래 두 그래프는 유전 상수 38의 4차 설계를 기반으로 합니다.
| 이것은 1.5 mm 크기와 같은 작은 공진기에 대해 Q 팩터가 상대적으로 낮음 – 약 130 -을 보여줍니다. 이 공진기를 사용하는 일반적인 4차 필터는 11.9 × 9.9 × 3.9 mm 치수로 약 421 mm³의 부피를 가집니다. | 여기서 Q 팩터는 중간 크기의 6 mm 공진기에 대해 보통 – 약 480 -입니다. 이 경우 일반적인 4차 필터는 29 × 20 × 8.2 mm 치수로 약 4756 mm³의 부피를 가집니다. | 이 구성은 더 큰 12 mm 공진기로 달성되는 약 880의 높은 Q 팩터를 보여줍니다. 이 공진기를 사용하는 일반적인 4차 필터는 53 × 21 × 15 mm 치수로 약 16,746 mm³의 부피를 가집니다. |
| 이것은 소형 1.5 mm 공진기에 대해 상대적으로 낮은 Q 팩터 – 약 130 -을 나타냅니다. 해당 4차 필터는 11.9 × 9.9 × 3.9 mm 치수로 약 421 mm³의 부피를 가집니다. | 이것은 6 mm 공진기에 대해 보통의 Q 팩터 – 약 480 -을 나타냅니다. 4% 대역폭 필터가 필요한 애플리케이션의 경우, 6 mm 공진기는 소형 폼 팩터, 비용 및 성능의 최적의 균형을 제공합니다. | 이것은 더 큰 12 mm 공진기에 대해 높은 Q 팩터 – 약 880 -을 나타냅니다. 2% 대역폭 필터가 필요한 애플리케이션의 경우, 12 mm 공진기는 비용이 더 높지만 원하는 성능을 달성하기 위한 가장 적합한 폼 팩터를 제공합니다. |
결론
이 분석은 사용자가 동축 세라믹 공진기 필터를 선택할 때 크기, 성능 및 비용 간의 최적의 균형점을 식별하는 데 도움이 됩니다.
1.5 mm 공진기는 가장 컴팩트한 폼 팩터를 제공하고, 12 mm 공진기는 최고의 성능을 제공합니다. 어떤 경우에는 12 mm 공진기를 사용하는 필터가 크기와 비용을 크게 줄이면서 캐비티 필터의 성능에 근접할 수 있습니다.
궁극적으로 이상적인 선택은 대상 애플리케이션에 대해 폼 팩터, 삽입 손실 및 가격 간에 필요한 특정 균형에 따라 달라집니다.
Mini-Circuits 공진기 링크
https://www.minicircuits.com/WebStore/modelSearch.html?model=cbp&search=1