谐振器是微波电路和通信系统中的不可或缺的关键元件和重要组成部分。谐振器的Q值本质上制约着滤波器和振荡器的工作特性，在它们的稳定运行上有着重要意义。在微波频段，金属谐振腔的Q值会随着谐振器体积的增大而增大，这样在波导结构中为提高Q值常需要增加其尺寸从而增加谐振器本身的质量和成本。介质谐振器的Q值主要取决于介质的损耗，其中金属屏蔽罩的损耗只占很小的部分，那里的介质损耗还会随着材料研究的进展而不断改善，而金属损耗（除超导外）基本上是不会变的。目前介质谐振器已经能够被制成与金属谐振腔具有相同功能和基本上相同性能的元器件，但却具有体积小、质量轻和稳定性好的优点。低损耗介质谐振器的普及差不多与微波电路中的许多其他相关元器件（如薄膜体声波谐振器、微波固态源、族场效应管、微带线及其器件等）的小型化同时发生。这样，只要将他们组合起来，就能实现小型、轻便、稳定和安全可靠的微波系统。

1。2  介质谐振器的发展历史

在1939年，“dielectric resonator”这个词被首次提出，美国斯坦福大学的学者R。D。Richtmyer的研究表明：非金属的高介电常数和低损耗的介质圆环能够起微波谐振腔的作用，并称其介质谐振器。然而受限于当时的材料工艺发展水平，并没有研制出微波损耗足够小的高介电常数微波介质材料，关于介质谐振器理论工作并没有得到进一步的发展。

在20世纪60年代，由于材料工艺的发展，研制低损耗、高介电常数的微波介质材料已有了可能性，并且对电子设备小型化的需求日益迫切，介质谐振器的相关研究得到了进一步发展。Okaya、Barash在进行高介电常数材料金红石（）、顺磁共振和脉塞（受激辐射微波放大器）等的研究中，再次发现介质谐振现象，他们的论文中首次具体提到关于介质谐振器的波模分析和腔体设计。关于介质材料金红石就是纯度较高的，金红石的相对介电常数可达100左右，微波损耗也很小，是当时发现的最合适的介质谐振器材料。有相关实验表明，一个3cm波段的矩形介质谐振器，在室温下的无载品质因数Q高达9000，而这些不逊于金属谐振器的介质谐振器，其体积只有相同频率金属谐振器的几百分甚至上千分之一，重量也更轻。可此时的介质谐振器只是用于顺磁自旋共振实验，此时用于谐振器的材料只有金红石钛酸锶等单晶和多晶材料，而他们的温度稳定性却差强人意，谐振器的频率温度系数大概在，而温度稳定性更差的钛酸锶谐振器的频率温度系数更是高达。微波介质材料温度系数过高会导致很大的介质谐振器谐振频率漂移，受限于材料工艺以及当时对微波介质材料的研究并不迫切，所以尽管此时人们发现了介质谐振器高Q和小尺寸等优点，却没有把它当作实际微波器件来使用。同时寻找高介电常数、低微波损耗、小频率温度系数的介质材料也成了当时介质谐振器发展桎梏和微波材料学的研究目标。

在20世纪60年代中后期，Cohn首次完成了将介质谐振器的理论计算和实验测定延伸到滤波器，各向同性、介电常数为100数量级的金红石陶瓷被用于实验。但温度系数的问题仍未得到改善，谐振频率漂移依旧很大。介质谐振器研究陷入难以实用化的窘境。

在20世纪70年代，介质谐振器的研究有了实质性突破：第一个温度稳定介质材料的低损耗钡-钛陶瓷被Raytheon发现；随后Konishi用正、负温度系数材料复合而成了温度稳定的微波介质谐振器；不久，Bell实验室发现一个性能更优良的变形钡-钛系材料。这些科研结果使得介质谐振器作为微波器件投入实际生产成为可能。此后，美国日本等国先后研制了几种性能优质的微波陶瓷介质材料，如钛酸钡、锆酸盐、钛酸锆等，其中一个主要的突破来自村田公司生产的陶瓷，他们提供了温度系数在~范围内可调节的制品，并把这些器件研发成价格适中的商品。上述这些微波陶瓷材料相对介电常数比还要低，在到之间，介质损耗比稍大，但它们的频率温度系数十分优异，远比铜要低，而且温度系数的数值甚至正负都是可调的，而且它们的Q值在微波波段可达之多。 基于HFSS的介质谐振器设计(2):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_88403.html