DIN EN 61338-2-2005 Waveguide type dielectric resonators - Part 2 Guidelines for oscillator and filter applications (IEC 61338-2 2004) German version EN 61338-2 2004《波导型介电谐振器 第2部分 .pdf

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1、Februar 2005DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.IC

2、S 31.140; 33.120.10BX 9608202www.din.deXDIN EN 61338-2Dielektrische Resonatoren vom Wellenleitertyp Teil 2: Leitfaden f r Oszillator und FilterAnwendungen (IEC 613382:2004);Deutsche Fassung EN 613382:2004Waveguide type dielectric resonators Part 2: Guidelines for oscillator and filter applications (

3、IEC 613382:2004);German version EN 613382:2004Rsonateurs dilectriques modes guids Partie 2: Guide pour l application aux filtes et aux oscillateurs (CEI 613382:2004);Version allemande EN 613382:2004Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 32 SeitenDIN E

4、N 61338-2:2005-022Beginn der GltigkeitDie von CENELEC am 2004-07-01 angenommene EN 61338-2 gilt als DIN-Norm ab 2005-02-01.Nationales VorwortVorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 61338-2:2003-06.Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 642 Piezoelektrische Bauteile zur Frequenz-s

5、tabilisierung und -selektion der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnikim DIN und VDE zustndig.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency controland selection erarbeitet.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der In

6、halt dieser Publikation bis zum Jahr 2008 unverndert bleibensoll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert.Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine

7、Norm ohne Angabe desAusgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich dieVerweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm.Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf di

8、e inBezug genommene Ausgabe der Norm.Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit einZusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel:IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernom

9、men und als DIN EN 60068 insDeutsche Normenwerk aufgenommen.EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNEEN 61338-2September 2004ICS 31.140Deutsche FassungDielektrische Resonatoren vom WellenleitertypTeil 2: Leitfaden fr Oszillator- und Filter-Anwendungen(IEC 61338-2:2004)Waveguide type dielectric

10、 resonatorsPart 2: Guidelines for oscillator and filterapplications(IEC 61338-2:2004)Rsonateurs dilectriques modes guidsPartie 2: Guide pour lapplication aux filtres etaux oscillateurs(CEI 61338-2:2004)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2004-07-01 angenommen. Die CENELEC-Mitgliedersind gehal

11、ten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind,unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu gebenist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angabensind beim Ze

12、ntralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). EineFassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durchbersetzung in seine Landessprache gem

13、acht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat dengleichen Status wie die offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark,Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen,Lux

14、emburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz,der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreichund Zypern.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical Standa

15、rdizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2004 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 61338-2:2004 DEN 61338-2:20042Vorwo

16、rtDer Text des Schriftstcks 49/656/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 61338-2, ausgearbeitet von demIEC/TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection, wurde derIEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2004-07-01 als EN 61338-2angenommen.Nachst

17、ehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2005-04-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 20

18、07-07-01Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt.AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 61338-2:2004 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung alsEuropische Norm angenommen.EN 61338-2:20043InhaltSeiteVorwort. 2Einleitung . 51 Anwendungsbereich 52 Normative Verweisungen 53 Technis

19、che Einfhrung 64 Grundlagen zu dielektrischen Hohlleiterresonatoren 64.1 Grundlegende Betriebsweise 64.2 Grundaufbau 75 Kennwerte dielektrischer Resonatoren . 75.1 Kennwerte der Werkstoffe fr dielektrische Resonatoren.75.2 Kennwerte von Schirmleitern. 95.3 Kennwerte von Resonanzmoden 95.4 Anwendungs

20、beispiele 146 Anwendungsleitfaden fr Oszillatoren. 156.1 Praktische Anmerkungen zu Oszillatoren . 156.2 Oszillatoren mit einem TE01G64-Modenresonator. 16Anhang A (normativ) Prfliste fr die Spezifikation dielektrischer Resonatoren 26Literaturhinweise 28Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf

21、internationale Publikationen mit ihrenentsprechenden europischen Publikationen .29Bild 1 Elektromagnetische Welle durch einen dielektrischen Wellenleiter mit einer relativenPermittivitt G65. 18Bild 2 Dielektrischer TE01G64-Modenresonator, TM010-Modenresonator und G6c/4-TEM-Modenresonator 18Bild 3 Er

22、satzschaltungen dielektrischer Resonatoren, die an uere Stromkreise gekoppelt sind . 19Bild 4 Querschnitt eines TE01G64-Modenresonators mit Anregungsanschluss 19Bild 5 Mae des TE01G64-Modenresonators 19Bild 6 Modendiagramm des TE01G64-Modenresonators 20Bild 7 Querschnitt des TM10-Modenresonators mit

23、 Anregungsanschluss . 20Bild 8 Rechteckiger G6c/4-TEM-Modenresonator auf einer Leiterplatte 20Bild 9 TEM-Modenresonator mit einem in Harz eingegossenen Metallanschluss . 21Bild 10 Zylindrischer und rechteckiger G6c/4-TEM-Modenresonator . 21Bild 11 G6c/4-TEM-Modenresonator mit abgestuftem Innendurchm

24、esser. 21Bild 12 Mikrostreifenleitungsresonator 21Bild 13 Streifenleitungsresonator 22Bild 14 Beispiel fr einen Frequenzabstimmmechanismus eines dielektrischen Resonators 22Bild 15 Beispiel fr einen Reflexionsoszillator 22EN 61338-2:20044SeiteBild 16 Beispiel fr einen Rckkopplungsoszillator 23Bild 1

25、7 Vereinfachtes Schaltbild eines Reflexionsoszillators 23Bild 18 Beispiel fr einen spannungsgesteuerten Reflexionsoszillator 23Bild 19 Beispiel fr einen spannungsgesteuerten Rckkopplungsoszillator. 24Bild 20 Aufbau eines VCO mit TEM-Modenresonator 24Tabelle 1 Kennwerte verfgbarer Werkstoffe fr diele

26、ktrische Resonatoren . 24Tabelle 2 Kennwerte des Substratmaterials . 25Tabelle 3 Vergleich der Gre und des unbelasteten Gtefaktors dielektrischer Resonatoren mitdrei Resonanzmoden. 25Tabelle 4 Anwendungsbeispiele . 25Tabelle A.1 Verweisungen auf einschlgige Publikationen 26EN 61338-2:20045Einleitung

27、Dieser Teil von IEC 61338 ist ein Praxisleitfaden zur Anwendung von dielektrischen Hohlleiterresonatorenzum Einsatz in der Telekommunikation und in Radaranlagen (bezglich der allgemeinen Informationen,Normwerte und Prfbedingungen siehe die anderen Teile dieser Reihe).Die Merkmale dieser dielektrisch

28、en Resonatoren sind die geringe Gre ohne Verschlechterung des Gte-faktors, eine geringe Masse, eine hohe Zuverlssigkeit sowie eine hohe Bestndigkeit gegen Temperatur undAlterung. Dielektrische Resonatoren sind geeignet fr Anwendungen in miniaturisierten Oszillatoren undFiltern mit hoher Leistungsfhi

29、gkeit.Die vorliegende Norm wurde als Reaktion auf den allgemein geuerten Wunsch von Anwendern undHerstellern nach einem Leitfaden zur Anwendung von dielektrischen Resonatoren erstellt, um dievorteilhafteste Anwendung der Resonatoren zu ermglichen. Dafr werden in diesem Leitfaden allgemeineund grundl

30、egende Eigenschaften erlutert.1 AnwendungsbereichDieser Teil von IEC 61338, der einen Leitfaden zur Anwendung enthlt, ist auf dielektrischeHohlleiterresonatoren in Oszillatoren und Filtern begrenzt. Die Anwendung dieser Arten von Resonatoren istgegenwrtig weit verbreitet in Oszillatoren fr direkt st

31、rahlende oder Nachrichten-Satellitensysteme, inOszillatoren fr Funkverbindungen, in spannungsgesteuerten Oszillatoren fr Mobilkommunikationssystemeusw. Darber hinaus werden diese dielektrischen Resonatoren auch als wesentlicher Bestandteilminiaturisierter Filter fr die gleichen Anwendungen benutzt.T

32、heoretische Erklrungen oder der Versuch der Bercksichtigung aller beim praktischen Einsatz auftretendenFlle ist nicht die Zielstellung dieses Leitfadens. Diese Norm richtet sich auf grundlegende Aspekte, die vomAnwender bercksichtigt werden sollten, bevor er dielektrische Resonatoren fr eine neue An

33、wendungbestellt. Dieses Verfahren ist die Absicherung fr den Anwender gegen ein ungengendes Betriebsverhalten.Normspezifikationen, wie diejenigen der Reihe IEC 61338, von der der vorliegende Leitfaden einen Teilbildet, und nationale Spezifikationen oder vom Hersteller herausgegebene Bauartspezifikat

34、ionen legen dieverfgbaren Kombinationen von Resonanzfrequenz, Gtefaktor, Temperaturkoeffizient der Resonanz-frequenz usw. fest. Diese Spezifikationen enthalten einen groen Bereich dielektrischer Resonatoren mitnormiertem Betriebsverhalten. Es muss immer wieder betont werden, dass der Anwender seined

35、ielektrischen Resonatoren mglichst aus diesen Spezifikationen auswhlen sollte, falls sie verfgbar sind,auch wenn zur Anwendung der Normresonatoren kleine Vernderungen in deren Schaltung vorzunehmensind. Das gilt vor allem fr die Auswahl der Nennfrequenz.2 Normative VerweisungenDie folgenden Verweisu

36、ngen sind fr die Anwendung dieses Dokuments unentbehrlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die zitierte Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe desBezugsdokuments (einschlielich aller nderungen).IEC 60068-1, Environmental testing Part 1: General and guidanceIEC 60068-2-1, En

37、vironmental testing Part 2: Tests Test A: ColdIEC 60068-2-2, Environmental testing Part 2: Tests Tests B: Dry heatIEC 60068-2-6, Environmental testing Part 2: Tests Test Fc: Vibration (sinusoidal)IEC 60068-2-7, Environmental testing Part 2: Tests Test Ga: Acceleration, steady stateIEC 60067-2-13, En

38、vironmental testing Part 2: Tests Test M: Low air pressureEN 61338-2:20046IEC 60068-2-14, Environmental testing Part 2: Tests Test N: Change of temperatureIEC 60068-2-20, Environmental testing Part 2: Tests Test T: SolderingIEC 60068-2-21, Environmental testing Part 2-21: Tests Test U: Robustness of

39、 terminationsIEC 60068-2-27, Environmental testing Part 2: Tests Test Ea and guidance: ShockIEC 60068-2-29, Environmental testing Part 2: Tests Test Eb and guidance: BumpIEC 60068-2-30, Environmental testing Part 2: Tests Test Db and guidance: Damp heat, cyclic (12 + 12-hour cycle)IEC 60068-2-58, En

40、vironmental testing Part 2-58: Tests Test Td: Test methods for solderability,resistance to dissolution of metallization and to soldering heat of surface mounting devices (SMD)IEC 60068-2-78, Environmental testing Part 2-78: Tests Test Cab: Damp heat, steady stateIEC 61338-1-1, Waveguide type dielect

41、ric resonators Part 1-1: General information and test conditions General informationIEC 61338-1-2, Waveguide type dielectric resonators Part 1-2: General information and test conditions Test conditionsIEC 61338-1-3, Waveguide type dielectric resonators Part 1-3: General information and test conditio

42、ns Measurement method of complex relative permittivity for dielectric resonator materials at microwavefrequency3 Technische EinfhrungDas grundlegende Interesse eines Anwenders besteht darin, dass die Resonatorkennwerte bestimmteSpezifikationen erfllen sollten. Die Auswahl der Schwingkreise und der d

43、ielektrischen Resonatoren zurErfllung dieser Spezifikationen sollte zwischen Anwender und Hersteller vereinbart werden.Als Resonatorkennwerte werden gewhnlich die Resonanzfrequenz, der Gtefaktor usw. angegeben. DieseKennwerte beziehen sich auf die dielektrischen Kennwerte in 5.3.Die Spezifikationen

44、mssen zwischen der niedrigsten und der hchsten Temperatur des festgelegtenBetriebstemperaturbereichs sowie vor und nach den Umweltprfungen erfllt werden.4 Grundlagen zu dielektrischen Hohlleiterresonatoren4.1 Grundlegende BetriebsweiseWenn eine elektromagnetische Welle einen dielektrischen Hohlleite

45、r mit der relativen Permittivitt G65durchluft, bildet die Grenzflche zwischen Luft und Dielektrikum einen idealen Reflektor, wenn derEinfallswinkel grer als der Grenzwinkel G71 mit arcsin (1/ )G71G65Ga2G3d ist, wie in Bild 1 dargestellt.In einer groben Nherung kann die Grenzflche zwischen Luft und D

46、ielektrikum als magnetische Wand(offener Stromkreis) betrachtet werden, an dem die Normalkomponente des elektrischen Felds und dieTangentialkomponente des magnetischen Felds verschwinden. Folglich wirkt ein dielektrischer Stab mitendlicher Lnge aufgrund der internen Reflexion elektromagnetischer Wel

47、len an der GrenzflcheLuft/Dielektrikum als Resonator.Ein dielektrischer Resonator kann bei der gleichen Frequenz betrchtlich kleiner als ein leerer Resonanzraumsein. Der Grund dafr ist, dass die Resonanzfrequenz hervorgerufen wird, wenn die Resonatormae derhalben Wellenlnge der elektromagnetischen W

48、elle entsprechen, und weil sich die Wellenlnge imDielektrikum nach folgender Gleichung verkrzt:EN 61338-2:200470gG6cG6cG65G3dGa2(1)Dabei sind G6cgund G6c0die Wellenlngen in einem Dielektrikum mit der relativen Permittivitt G65 und im Vakuum.Der Effekt der Grenreduzierung ist der grte Vorteil der Anw

49、endung dielektrischer Resonatoren inMikrowellenbauelementen.4.2 GrundaufbauEin dielektrischer Resonator ist gewhnlich eine Scheibe oder ein Zylinder, die (der) einen dielektrischenWellenleiterstab mit endlicher Lnge darstellt. Obwohl die Grenzflche Luft/Dielektrikum in etwa alsmagnetische Wand wirkt, tritt