IEC 61338-1-2:1998

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61338-1-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-07
Résonateurs diélectriques à modes guidés –
Partie 1-2:
Informations générales et conditions d’essais –
Conditions d’essais
Waveguide type dielectric resonators –
Part 1-2:
General information and test conditions –
Test conditions
Numéro de référence
Reference number
CEI / IEC 61338-1-2:1998
Numéros des publications Numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60 000. issued with a designation in the 60 000 series.

Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications

la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,

Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to
indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incor-

publication de base incorporant l’amendement 1, et porating amendment 1 and the base publication

la publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de re- Information relating to the date of the reconfirmation of
confirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.
le Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical com-
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des mittee which has prepared this publication, as well as
publications établies, se trouvent dans les documents the list of publications issued, is to be found at the
ci-dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Catalogue en ligne)* (On-line catalogue)*
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* Available both at the IEC web site* and
et comme périodique imprimé as a printed periodical
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60 050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61338-1-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-07
Résonateurs diélectriques à modes guidés –
Partie 1-2:
Informations générales et conditions d’essais –
Conditions d’essais
Waveguide type dielectric resonators –
Part 1-2:
General information and test conditions –
Test conditions
 IEC 1998 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun any form or by any means, electronic or mechanical,
procédé, électronique ou mécanique, y compris la photo- including photocopying and microfilm, without permission in
copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http: //www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
PRICE CODE Q
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61338-1-2 © CEI:1998
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4

Articles
1 Domaine d'application et objet. 6

2 Références normatives. 6

3 Conditions normales d'essai. 8
4 Examen visuel et contrôle dimensionnel . 8
5 Caractéristiques électriques. 10
6 Essai de stockage . 16
7 Vieillissement à haute température. 16
8 Robustesse des sorties . 18
9 Brasage. 18
10 Variations rapides de température . 20
11 Secousses. 20
12 Vibrations. 20
13 Chocs. 20
14 Accélération constante. 20
15 Essai climatique. 20
16 Essai continu de chaleur humide . 22
17 Basse pression atmosphérique. 22
Figures
1  Mesure de transmission. 24
2  Montages d'essai pour résonateur. 26
3  Réponse en fréquence pour les montages d'essai A, B et D . 28
4  Réponse en fréquence pour le montage d'essai C. 28
Annexe A – Recommandations générales pour les essais de type . 30

61338-1-2 © IEC:1998 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

Clause
1 Scope and object . 7

2 Normative references. 7

3 Standard conditions for testing . 9

4 Visual examination and dimension control . 9
5 Electrical characteristics. 11
6 Storage test. 17
7 High temperature ageing . 17
8 Strength of terminations . 19
9 Soldering. 19
10 Rapid change of temperature . 21
11 Bump. 21
12 Vibration. 21
13 Shock. 21
14 Acceleration, steady state . 21
15 Climatic test. 21
16 Damp heat, steady state. 23
17 Low air pressure . 23
Figures
1  Transmission measurement . 25
2  Resonator test fixtures. 27
3  Frequency response for test fixtures A, B and D. 29
4  Frequency response for test fixture C. 29
Annex A – General recommendations for type approval tests . 31

– 4 – 61338-1-2 © CEI:1998
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

_________
RÉSONATEURS DIÉLECTRIQUES À MODES GUIDÉS –

Partie 1-2: Informations générales et conditions d’essais –

Conditions d'essais
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61338-1-2 a été établie par le comité d'études 49 de la CEI:
Dispositifs piézoélectriques et diélectriques pour la commande et le choix de la fréquence.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
49/409/FDIS 49/415/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
La présente norme constitue la partie 1-2 de la CEI 61338.
La section 1 de la partie 1 «Informations générales» a été publiée comme CEI 61338-1-1.
La partie 1 complète couvre les informations générales, les conditions d'essais et la méthode de
mesure de la permittivité relative complexe des matériaux diélectriques pour les résonateurs
diélectriques fonctionnant aux hyperfréquences.
La partie 2: Guide d'emploi des filtres utilisant des résonateurs diélectriques à modes guidés,
sera publiée comme CEI 61338-2.
L'annexe A fait partie intégrante de cette norme.

61338-1-2 © IEC:1998 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

_________
WAVEGUIDE TYPE DIELECTRIC RESONATORS –

Part 1-2: General information and test conditions –

Test conditions
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61338-1-2 has been prepared by IEC technical committee 49:
Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
49/409/FDIS 49/415/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This standard forms part 1-2 of IEC 61338.
Section 1 of part 1 "General information" has been published as IEC 61338-1-1.
The entire part 1 will cover general information and test conditions and measurement method
of complex relative permittivity for dielectric resonator materials at microwave frequency.
Part 2: Guide to the use of waveguide type dielectric resonators, will be issued as IEC 61338-2.
Annex A forms an integral part of this standard.

– 6 – 61338-1-2 © CEI:1998
RÉSONATEURS DIÉLECTRIQUES À MODES GUIDÉS –

Partie 1-2: Informations générales et conditions d’essais –

Conditions d'essais
1 Domaine d'application et objet

La présente partie de la CEI 61338 s'applique aux conditions d'essais pour les résonateurs

diélectriques en mode TE et TEM.
L'article 5 décrit les méthodes de mesure qui permettent de juger les caractéristiques
électriques dans les conditions de réception. Les articles 6 à 17 détaillent les essais destinés à
vérifier l'aptitude d'un résonateur à maintenir ses caractéristiques électriques après une
certaine période d'utilisation.
Après ces essais, et si spécifié au cours d'un ou plusieurs de ces essais, les spécimens
répondront aux exigences relatives aux caractéristiques électriques.
L'annexe A donne un programme pour les essais de type, indiquant tous les essais possibles
et l'ordre de leur exécution. Elle peut être utilisée comme une liste de contrôle pour définir un
programme d'essai adapté à un cas particulier. Dans ce cas, il convient de tenir compte des
points suivants:
– exigences électriques;
– essais à effectuer et ordre d'exécution (programme d'essai);
– sévérité des essais;
– définition des mesures à réaliser pendant et/ou après les essais afin de vérifier si tous les
spécimens ont passé les essais avec succès;
– nombre de spécimens soumis aux essais et nombre de spécimens défectueux autorisé.
Les résonateurs diélectriques ayant servi aux essais de type, ne peuvent être ni utilisés sur
l'équipement, ni mis dans des lots de livraison.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 61338.
Au moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de la

CEI 61338 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes
des documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60068-1:1988, Essais d'environnement – Partie 1: Généralités et guide
CEI 60068-2-1:1990, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essais A: Froid
CEI 60068-2-2:1974, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essais B: Chaleur sèche
CEI 60068-2-3:1969, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Ca: Essai continu de
chaleur humide
CEI 60068-2-6:1995, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Fc: Vibrations
(sinusoïdales)
CEI 60068-2-7:1983, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Ga et guide:
Accélération constante
61338-1-2 © IEC:1998 – 7 –
WAVEGUIDE TYPE DIELECTRIC RESONATORS –

Part 1-2: General information and test conditions –

Test conditions
1 Scope and object
This part of IEC 61338 is applicable to test conditions for TE and TEM mode dielectric
resonators.
Clause 5 gives details of measurement methods, which permit the electrical characteristics of
the resonator to be judged in the "as received" condition. Clauses 6 to 17 contain details of
tests for assessing the ability of the resonator to maintain its electrical characteristics after a
certain period of use.
After these tests, and if specified during one or more of the tests, the specimens shall be
capable of meeting the requirements for electrical characteristics.
Annex A gives a schedule for type tests showing all possible tests and the order in which they
shall be carried out. It may be used as a check list to draw up the type test schedule for a
particular case. When doing so, the following points should be considered:
– electrical requirements;
– tests to be carried out and the order of their application (test schedule);
– severity of the tests;
– extent of the measurements to be made during and/or after the tests, in order to verify
whether all the specimens have successfully passed tests;
– number of specimens to be tested, and permissible number of rejects.
After being subjected to these type approval tests, the dielectric resonators will not be used in
the equipment or returned to bulk supply.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text
constitute provisions of this part of IEC 61338. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based
on this part of IEC 61338 are encouraged to investigate the possibility of applying the most
recent editions of the normative documents indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid international standards.

IEC 60068-1:1988, Environmental testing – Part 1: General and guidance
IEC 60068-2-1:1990, Environmental testing – Part 2: Tests – Tests A: Cold
IEC 60068-2-2:1974, Environmental testing – Part 2: Tests – Tests B: Dry heat
IEC 60068-2-3:1969, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Ca: Damp heat, steady state
IEC 60068-2-6:1995, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Fc: Vibration (sinusoidal)
IEC 60068-2-7:1983, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Ga and guidance:
Acceleration, steady state
– 8 – 61338-1-2 © CEI:1998
CEI 60068-2-13:1983, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai M: Basse pression
atmosphérique
CEI 60068-2-14:1984, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai N: Variations de

température
CEI 60068-2-20:1979, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai T: Soudure

CEI 60068-2-21:1983, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai U: Robustesse des
sorties et des dispositifs de fixation

CEI 60068-2-27:1987, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Ea et guide: Chocs

CEI 60068-2-29:1987, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Eb et guide: Secousses
CEI 60068-2-30:1980, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Db et guide: Essai
cyclique de chaleur humide (cycle 12 + 12 heures)
CEI 60068-2-58:1989, Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Td: Soudabilité,
résistance de la métallisation à la dissolution et résistance à la chaleur de soudage des
composants pour montage en surface (CMS)
CEI 61338-1-3:—, Méthode de mesure de la permittivité relative complexe des matériaux
1)
diélectriques pour résonateurs diélectriques fonctionnant aux hyperfréquences
3 Conditions normales d'essai
Sauf spécification contraire, tous les essais doivent être effectués dans les conditions

atmosphériques normales d'essais spécifiées dans la CEI 60068-1 (température: 15 °C à 35 °C;
humidité relative de 25 % à 75 % et pression atmosphérique de 86 kPa à 106 kPa).
Avant les mesures, les résonateurs doivent être stockés à la température d'essai pendant un
temps suffisant pour permettre au résonateur d'atteindre cette température.
Lorsque les essais sont effectuées à une température différente de la température normale, les
résultats doivent, si nécessaire, être corrigés pour cette température. La température ambiante
pendant les mesures doit être mentionnée dans le procès-verbal des mesures.
NOTE – Pendant les mesures, il convient de ne pas soumettre les résonateurs à des conditions susceptibles de
fausser les résultats des mesures.
4 Examen visuel et contrôle dimensionnel

Les dimensions doivent être vérifiées et elles doivent être conformes aux valeurs spécifiées.
________
1)
A publier
61338-1-2 © IEC:1998 – 9 –
IEC 60068-2-13:1983, Environmental testing – Part 2: Tests – Test M: Low air pressure

IEC 60068-2-14:1984, Environmental testing – Part 2: Tests – Test N: Change of temperature

IEC 60068-2-20:1979, Environmental testing – Part 2: Tests – Test T: Soldering

IEC 60068-2-21:1983, Environmental testing – Part 2: Tests – Test U: Robustness of

terminations and integral mounting devices

IEC 60068-2-27:1987, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Ea and guidance: Shock

IEC 60068-2-29:1987, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Eb and guidance: Bump
IEC 60068-2-30:1980, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Db and guidance: Damp
heat, cyclic (12 + 12-hour cycle)
IEC 60068-2-58:1989, Environmental testing – Part 2: Tests – Test Td: Solderability, resistance
to dissolution of metallization and to soldering heat of Surface Mounting Devices (SMD)
IEC 61338-1-3:—, Measurement method of complex relative permittivity for dielectric resonator
1)
materials at microwave frequency
3 Standard conditions for testing
Unless otherwise specified, all tests shall be carried out under the standard atmospheric
conditions specified in IEC 60068-1 (temperature: 15 °C to 35 °C; relative humidity: 25 % to
75 %; air pressure: 86 kPa to 106 kPa).
Before the measurements are made, the resonators shall be stored at the measuring
temperature for a time sufficient to allow the resonator to reach this temperature.
When measurements are made at a temperature other than the standard temperature, the
results shall, where necessary, be corrected to the specified temperature. The ambient
temperature during the measurements shall be stated in the test report.
NOTE – During measurement, the resonators should not be exposed to conditions likely to invalidate the results of
the measurements.
4 Visual examination and dimension control

The dimensions shall be checked and shall comply with the specified values.
________
1)
To be published.
– 10 – 61338-1-2 © CEI:1998
5 Caractéristiques électriques

5.1 Généralités
La mesure du résonateur est faite pour déterminer, d'une part, les caractéristiques en
transmission des résonateurs diélectriques: la fréquence de résonance f , le facteur de qualité

o
à vide Q et le coefficient en température de la fréquence de résonance TCF et, d'autre part,
u
les caractéristiques diélectriques des résonateurs diélectriques: permittivité relative ε′, facteur

de perte tanδ et le TCF.
Les caractéristiques électriques peuvent être mesurées selon des méthodes conventionnelles

de mesures pour les caractéristiques de transmission des résonateurs en mode TE ou TEM
01δ
et les résonateurs en mode TE utilisés pour des oscillateurs diélectriques. La méthode de
01δ
mesure par réflexion est aussi possible, mais n'est pas habituellement utilisée en raison de son
imprécision de mesure.
Cependant, une nouvelle méthode de mesure pour les caractéristiques diélectriques, qui est basée
sur la mesure en transmission de la résonance en mode TE est donnée dans la CEI 61338-1-3.
Les résonateurs diélectriques se distinguent des autres résonateurs tels que les résonateurs à
quartz, à céramique, à ondes acoustiques de surface, parce qu'ils sont réalisés sans boîtiers ni
connexions. Comme les caractéristiques électriques des résonateurs en mode TE et TEM,
01δ
dépendent de la dimension de leurs blindages conducteurs, il convient que la géométrie du
montage d'essai et l'affaiblissement d'insertion à mesurer soient définis à l'avance entre le
fournisseur et le client d'une manière précise.
5.2 Mesure des caractéristiques en transmission
5.2.1 Caractéristiques en transmission des résonateurs de type passe-bande
en mode TE et TEM
01δ
a) Circuit de mesure
La figure 1 décrit le principe de la mesure en transmission avec un analyseur de réseau. Le
signal radiofréquence est transmis de la porte 1 à la porte 2 par le montage d'essai du
résonateur. Toutes ces connexions doivent être réalisées avec des câbles coaxiaux RF,
dont l'impédance nominale doit être exactement égale à celle du système.
NOTE – Un impédancemètre vectoriel ou un autre appareil de mesure de résonateur peut être utilisé au lieu
d'un analyseur de réseau.
b) Montage d'essai
Les montages d'essai A et B des figures 2a et 2b sont utilisés respectivement pour les

mesures en transmission des modes TE et TEM. La distance entre le résonateur
01δ
diélectrique et l'antenne-cadre ou l'antenne monopôle pour le mode TEM, au sommet de
câbles semi-rigides, est ajustée pour que l'affaiblissement minimal d'insertion soit de 30 dB
environ afin de diminuer la perte de couplage.
Pour le résonateur en mode TE , il convient que la dimension du montage d'essai, c'est-
01δ
à-dire le blindage conducteur soit défini à l'avance par le fournisseur et le client. Il convient
que le matériau du montage d'essai soit un métal de haute conductivité, par exemple cuivre
ou argent, car le facteur de qualité à vide dépend de la conductivité.
c) Méthode de mesure
Relier directement la porte 1 à la porte 2 par un câble coaxial et déterminer le niveau de
référence par la procédure de calibration de l'analyseur de réseau.
Insérer le montage d'essai avec le résonateur. L'affaiblissement par rapport au niveau de
référence donne l'affaiblissement d'insertion.

61338-1-2 © IEC:1998 – 11 –
5 Electrical characteristics
5.1 General
The resonator measurement is made to determine, firstly, the transmission characteristics of

dielectric resonators; resonance frequency f , unloaded quality factor Q and temperature
o u
coefficient of resonance frequency TCF, and, secondly, the dielectric characteristics of

dielectric resonators; relative permittivity ε′, loss factor tanδ and TCF.

The electrical properties can be tested with conventional measurement methods for the

transmission characteristics of TE or TEM mode resonators and of TE mode reaction
01δ 01δ
type resonator for usage as dielectric oscillators. The reflection measurement method is also
available, but is not popularly used due to its larger measurement error.
However, a new measurement method for the dielectric properties, which is based on a
transmission measurement of TE mode resonance, is given in the IEC 61338-1-3.
Dielectric resonators are distinguished from other resonators such as quartz crystal, ceramic or
SAW resonators, because they are made without metal cases or connectors. As the electrical
properties of the TE and TEM mode resonators are dependent on their size of shielding
01δ
conductors, the size of the test fixture and the insertion attenuation to be tested should be
determined in advance between supplier and purchaser in a precise way.
5.2 Transmission characteristics measurement
5.2.1 Transmission characteristics of TE and TEM mode band-pass type resonators
01δ
a) Measurement circuit
Figure 1 shows the transmission measurement set-up with a network analyzer. The RF
signal is fed from port 1 to port 2 through the resonator test fixture. All of these connections
shall be made with RF coaxial cables, whose nominal impedance shall be exactly equal to
the system impedance.
NOTE – A vector impedance meter or other resonator test equipment can be used instead of the network
analyzer.
b) Test fixture
Test fixtures A and B in figures 2a and 2b are used for the transmission measurement of
TE and TEM mode resonators, respectively. The distance between a dielectric resonator
01δ
and coupling loop antenna, or coupling mono-pole antenna for TEM mode, at the top of
semi-rigid cables, is adjusted so that the minimum insertion attenuation should be around

30 dB to decrease the coupling loss.
For the TE mode resonator, the size of test fixtures, i.e. shielding conductors, should be
01δ
determined in advance between supplier and purchaser. The material of test fixtures should
be chosen from a high conductivity metal such as copper or silver as the unloaded quality
factor is dependent on the conductivity.
c) Measurement method
Connect port 1 and port 2 directly by a coaxial cable and determine the reference level by
calibration procedure of the network analyzer.
Insert the test fixture with the resonator. The attenuation relative to the reference level is
the insertion attenuation.
– 12 – 61338-1-2 © CEI:1998
d) Caractéristiques électriques du résonateur

Un exemple d'affaiblissement d'insertion est donné en figure 3. L'affaiblissement minimal

d'insertion est la valeur minimale d'affaiblissement d'insertion au voisinage de la fréquence

nominale.
La fréquence centrale f est la moyenne arithmétique des deux fréquences pour lesquelles
c
l'affaiblissement minimal d'insertion atteint une valeur spécifiée (par exemple 3 dB). La

fréquence centrale se substitue à la fréquence de résonance f .
o
Le facteur de qualité en charge Q est calculé par l'équation suivante:
L
Q = f /Δf (1)
L o
où Δf est la différence entre les deux fréquences pour lesquelles l'affaiblissement relatif par
rapport à l'affaiblissement minimal d'insertion atteint 3 dB.
Le facteur de qualité à vide Q est calculé par l'équation suivante:
u
Q
L
= (2)
Q
u
−(IA /20)
min
11− 0
où IA (dB) est l'affaiblissement minimal d'insertion.
min
Le coefficient en température de la fréquence de résonance TCF est donné par l'équation
suivante:
ff−
Tref66−
TCF=× ××10 (/1 10 K) (3)
f TT−
ref ref
où f et f sont les fréquences de résonance à la température T et à la température de
T ref
référence T (T est comprise entre 20 °C et 25 °C).
ref ref
Il est à noter que le coefficient TCF d'un résonateur en mode TE dépend de ε′ des
01δ
spécimens, des dimensions et du coefficient de dilatation linéaire thermique du montage
d'essai, et du TCF du support diélectrique.
NOTE – L'influence des dimensions, du coefficient de dilatation linéaire thermique du montage d'essai et du
TCF du support diélectrique peut être éliminée par la mesure du TCF en utilisant la résonance en mode TE
(voir 5.3).
Les caractéristiques en transmission des résonateurs en mode TE et TEM sont définies
01δ
par f , Q et TCF.
o u
5.2.2 Caractéristiques en transmission des résonateurs de type coupe-bande
en mode TE
01δ
a) Circuit de mesure
Le même circuit que celui donné en figure 1 est utilisé.
b) Montage d'essai
Le montage d'essai C de la figure 2 est utilisé pour la mesure en transmission des
résonateurs de type coupe-bande en mode TE . L'affaiblissement d'insertion est
01δ
déterminé par la distance entre le résonateur diélectrique et la ligne à microruban. Il
convient que l'affaiblissement et la dimension du blindage conducteur soient définis à
l'avance par le fournisseur et le client.
c) Méthode de mesure
Enlever le résonateur diélectrique du montage d'essai et mesurer le niveau de référence au
voisinage de la fréquence nominale de résonance. Insérer le résonateur diélectrique à
mesurer dans la position spécifiée sur le montage. L'affaiblissement par rapport au niveau
de référence est l'affaiblissement d'insertion.

61338-1-2 © IEC:1998 – 13 –
d) Resonator electrical characteristics

An example of insertion attenuation is shown in figure 3. The minimum insertion attenuation

is the minimum value of the insertion attenuation in the vicinity of the nominal frequency.

The centre frequency f is the arithmetic mean of two frequencies at which the attenuation
c
relative to the minimum insertion attenuation reaches a specified value (e.g. 3 dB). The

centre frequency is substituted for resonance frequency f .
o
The loaded quality factor Q is calculated by the following equation:
L
Q = f /Δf (1)
L o
where Δf is the difference between the two frequencies at which the attenuation relative to
the minimum insertion attenuation reaches 3 dB.
The unloaded quality factor Q is calculated by the following equation:
u
Q
L
=
Q (2)
u
−(IA /20)
min
11− 0
where IA (dB) is the minimum insertion attenuation.
min
The temperature coefficient of the resonance frequency TCF is given by the following
equation:
ff−
Tref
66−
TCF=× ××10((1 10 /K) 3)
f TT−
ref ref
where f and f are the resonance frequencies at temperature T and reference tem-
T ref
perature T (T = 20 °C to 25 °C).
ref ref
It should be noted that the TCF of TE mode resonator is dependent on ε′ of test
01δ
specimens, dimensions and coefficient of thermal expansion of test fixture, and TCF of
dielectric support.
NOTE – The effect of dimensions and thermal linear expansion coefficient of test fixtures and of TCF of
dielectric support can be eliminated by measuring the TCF using TE mode resonance (see 5.3).
Transmission characteristics of TE and TEM mode resonators are determined by f , Q
01δ o u
and TCF.
5.2.2 Transmission characteristics of TE mode band-stop type resonator
01δ
a) Measurement circuit
The same circuit as in figure 1 is used.
b) Test fixture
Test fixture C in figure 2 is used for the transmission measurement of TE mode band-
01δ
stop type resonators. The insertion attenuation is determined by the distance between the
dielectric resonator and microstrip line. The insertion attenuation and the size of the
shielding conductor should be determined in advance between supplier and purchaser.
c) Measurement method
Remove a dielectric resonator from test fixture and measure the reference level in the
vicinity of the nominal resonance frequency. Place a dielectric resonator to be tested
exactly on a specified position in the fixture. The attenuation relative to the reference level
is the insertion attenuation.
– 14 – 61338-1-2 © CEI:1998
d) Caractéristiques électriques des résonateurs

Un exemple d'affaiblissement d'insertion est donné en figure 4. La fréquence de résonance

f est la fréquence pour laquelle l'affaiblissement d'insertion est maximal.
o
L'affaiblissement d'insertion à cette fréquence est notée IA (dB). Le facteur de qualité
max
en charge Q est donné par l'équation suivante:
L
Q = f /(f – f)(4)
L o 4 3
où f et f sont les fréquences auxquelles l'affaiblissement d'insertion IA (dB) est égal à:
3 4
IA = 10 log (dB) (5)
−(IA /10)
max
11+ 0
Le facteur de qualité à vide Q est donné par la formule suivante:
u
Q = f /(f – f)(6)
u o 2 1
où f et f sont les fréquences pour lesquelles l'affaiblissement d'insertion IA (dB) est égal à:
1 2
IA=−IA 10 log (dB) (7)
max 10
IA
−( /10)
max
11+ 0
5.3 Mesures des caractéristiques diélectriques
a) Circuit de mesure
Le même circuit que celui donné en figure 1 est utilisé.
b) Montage d'essai
Le montage d'essai D de la figure 2 est utilisé pour la mesure des caractéristiques diélec-
triques: ε′, tanδ et TCF. La fréquence de résonance f et le facteur de qualité à vide Q de
o u
la résonance du mode TE ou TE sont mesurées en utilisant le montage d'essai D.
01δ 011
Les caractéristiques diélectriques sont calculées à partir des valeurs mesurées de f et Q .
o u
La description détaillée du montage est donnée dans la CEI 61338-1-3.
c) Méthode de mesure
Relier la porte 1 à la porte 2 (voir figure 1) par un câble et déterminer le niveau de
référence par la procédure de calibration de l'analyseur de réseau. Insérer le montage
d'essai avec le résonateur. L'affaiblissement par rapport au niveau de référence est
l'affaiblissement d'insertion.

d) Caractéristiques électriques du résonateur
Pour l'affaiblissement d'insertion, un exemple est présenté en figure 3. La fréquence
centrale f est la moyenne arithmétique des deux fréquences auxquelles l'affaiblissement
c
par rapport à l'affaiblissement d'insertion minimal atteint une valeur spécifiée (par exemple
3 dB). La fréquence centrale est remplacée par la fréquence de résonance f .
o
Le facteur de qualité en charge Q est calculé selon l'équation suivante:
L
Q = f /Δf (8)
L o
dans laquelle Δf est la différence entre les deux fréquences auxquelles l'affaiblissement
d'insertion par rapport à l'affaiblissement minimal atteint 3 dB.

61338-1-2 © IEC:1998 – 15 –
d) Resonator electrical characteristics

An example of insertion attenuation is shown in figure 4. The resonance frequency f is the
o
frequency at which the insertion attenuation reaches maximum.

Insertion attenuation at this frequency is denoted as IA (dB). The loaded quality factor
max
Q is given by the following equation:
L
Q = f /(f – f)(4)
L o 4 3
where f and f are the frequencies at which the insertion attenuation IA (dB) is equal to:
3 4
IA = 10 log (dB) (5)
−(IA /10)
max
11+ 0
The unloaded quality factor Q is given by the following equation:
u
Q = f /(f – f)(6)
u o 2 1
where f and f are the frequencies at which the insertion attenuation IA (dB) is equal to:
1 2
IA=−IA 10 log (dB) (7)
max 10
−(IA /10)
max
11+ 0
5.3 Dielectric characteristics measurement
a) Measurement circuit
The same circuit as in figure 1 is used.
b) Test fixture
Test fixture D in figure 2 is used for the measurement of dielectric properties: ε′, tanδ and
TCF. The resonance frequency f and unloaded Q of TE mode or TE mode
o u 01δ 011
resonance are measured by using test fixture D.
The dielectric properties are calculated from the measured f and Q . Detailed description
o u
is given in IEC 61338-1-3.
c) Measurement method
Connect port 1 and port 2 in figure 1 directly by a cable and determine the reference level
by calibration procedure of the network analyzer. Insert the test fixture with dielectric
specimen. The attenuation relative to the reference level is the insertion attenuation.

d) Resonator electrical characteristics
An example of insertion attenuation is shown in figure 3. The centre frequency f is the
c
arithmetic mean of two frequencies at which the attenuation relative to the minimum
insertion attenuation reaches a specified value (e.g. 3 dB). The centre frequency is
substituted for resonance frequency f .
o
The loaded quality factor Q is calculated from the following equation:
L
Q = f /Δf (8)
L o
where Δf is the difference between the two frequencies at which the attenuation relative to
the minimum insertion attenuation reaches 3 dB.

– 16 – 61338-1-2 © CEI:1998
Le facteur de qualité à vide Q est calculé selon l'équation suivante:
u
Q
L
Q = (9)
u
−(IA /20)
min
11− 0
où IA (dB) est l'affaiblissement minimal d'insertion qui est ajusté pour être approxima-
min
tivement de 30 dB.
La permittivité relative ε′ et le facteur de pertes tanδ sont calculés à partir de f et de Q . La
o u
description détaillée des équations est donnée dans la CEI 61338-1-3.

Le coefficient de température de la fréquence de résonance TCF est donné par l'équation

suivante:
TCF =− T C εα−
(10)
où TCε et α sont le coefficient de température de ε′ et le coefficient de la dilatation ther-
mique d'un spécimen à l'essai.
Le coefficient de tem
...