DE1911931A1 - Temperaturkompensiertes Dielektrikum fuer dielektrische Mikrowellen-Resonatoren - Google Patents

Description

• Temperaturkompensiertes Dielektrikum für dielektrische Mikrowellen-Resonatoren" Es ist bekannt, als Dielektrikum für dielektrische Mikrowellen-Resonatoren keramische Körper mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante #r (I)K) aus Rutil (TiO2) oder Strontiumtitanat (SrTiO3) zu verwenden ("Zeitschrift für angewandte Physik", 1968, Seiten 142 bis 147, und "Proceedings of the IEEE", März 1966, Seiten 413 und 414).
• Gegenüber den üblichen Hohlraumresonatoren, die aus einem metallumschlossenen Luftvolumen bestehen, bieten derartige dielektrische Resonatoren den Vorteil wesentlich geringeren Platzbedarfs. Die linearen Resonatorabmessungen verkleinern sich bei gleicher Resonanzfrequenz um den Faktor Ein Teil dieses Verkleinerungsfaktors (etwa 10 bei Rutil) geht allerdings verloren, da die dielektrischen Resonatoren mit einer metallischen Abschirmung umgeben sein müssen, um eine dämpfende Energieabstrahlung zu vermeiden. Die Resonanzgüten von metallischen Hohlraumresonatoren und dielektrischen Resonatoren aus z.B. Rutil sind etwa gleich.
• Ein Nachteil der bisher verwendeten keramischen Körper für dielektrische Resonatoren besteht in dem relativ großen Temperaturkoeffizienten (TK) der DK. Bei Verwendung von Rutil erhöht z.B. eine Temperaturzunahme um 100 die Resonanzfrequenz bei 6 GHz um etwa 3,5 MHz. Derartige Resonatoren müssen deshalb mit einer genauen Temperaturregelung versehen werden, was die gesamte Anordnung aufwendig und teuer macht.
• Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß als temperaturkompensiertes Dielektrikum für dielektrische Mikrowellen-Resonatoren ein keramischer oder Einkristall-Körper aus Oa0,20,8Sr0,80,2Ti03 verwendet wird.
• Diese Körper weisen nahe Raumtemperatur ein Verschwinden des Temperaturkoeffizienten der DK auf. Sie besitzen bei Raumtemperatur eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante bis über 300. Gegenüber Rutil mit einer DK von etwa 80 können bei Verwendung keramischer Körper aus Kalzium-Strontium-Titanaten gemäß der Erfindung die Abmessungen des dielektrischen Resonators, insbesondere die seiner Abschirmung, erheblich reduziert werden.
• Als besonders günstig hat sich ein keramischer Körper mit der Zusammensetzung Ca0,3Sr0,7TiO3 herausgestellt.
• Es sei noch arwähnt, daß keramische Körper aus Kalzium-Strontium-Titanaten z.B. aus der USA-Patentschrift 2 420 692 an sich bekannt sind. Hier ist aber über ihre Eigenschaften und Brauchbarkeit für Mikrowellen-Resonatoren nichts ausgesagt.
• In der folgenden Tabelle sind für Raumtemperatur die Dielektrizitätskonstante Er, der Temperaturkoeffizient TK£ und der Verlustfaktor tanJ bei 10 GHz für TiO2, SrTiO3, BaTiO3 und das gemäß der Erfindung zu verwendende Ca0,3Sr0,7TiO3 angegeban.

  TiO2 SrTiO3 BaTiO3(feinkörnig) Ca0,3Sr0,7TiO3

  #r 80 310 # 900 360

  TK#

  (°/oo /°C) 1,1 3 # 0 #0

  tan# (10 GHz) 10-4 7 . 10-4 10-¹ 6 . 10-4

  Aus der Tabelle geht hervor, daß CaO 3SrO 7TiO3 gegenüber TiO2 und SrTiO3 einen praktisch vernachlässigbaren Temperaturkoeffizienten aufweist; gegenüber BaTiO3 sind die dielektrischen Verluste um mehrere Größenordnungen geringer.
• In der Zeichnung ist der Verlauf der Dielektrizitätskonstante #r von TiO2, SrTiO3, Ca0,3Sr0,7TiO3, Ca0,4Sr0,6TiO3 und Ca0,8Sr0,2TiO3 über der Temperatur dargestellt. Man erkennt, daß die Kurven der Kalzium-Strontium-Titanate im Bereich der Raumtemperatur eine fast horizontal verlaufende Strecke aufweisen, wo der Temperaturkoeffizient praktisch Null ist. In diesem Bereich ist die DK von Ca0,3Sr0,7TiO3 größer als die der beiden anderen Zusammensetzungen. Die DK von Ca0,4Sr0,6TiO3 und Ca0,8Sr0,2Ti03 ist größer als die von TiO2; ihre dielektrischen Verlustfaktoren tan@ leigen bei 10 GHz ebenfalls bei etwa 6 . 10-4 P a t e n t a n s p r ü c h e:

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verwendung eines keramischen oder Eindristall-Körpers aus Ca0,2...0,8Sr0,8...0,2TiO3 als temperaturkompensiertes Dielektrikum für dielektrische Mikrowellen-Resonatoren.
2. 2. - Verwendung eines keramischen Körpers nach Anspruch 1 der Zusammensetzung Ca0,3Sr0,7TiO3.