Resonaattori

Resonaattori on laite tai järjestelmä, joka resonoi eli värähtelee luonnostaan tietyillä taajuuksilla (joita kutsutaan sen resonanssitaajuuksiksi) suuremmalla amplitudilla kuin toisilla taajuuksilla. Värähtely voi olla joko sähkömagneettista, mekaanista (mm. akustista) tai optista. Resonaattoreita käytetään joko tuottamaan tietyntaajuisia aaltoja tai valitsemaan tiettyjä taajuuksia signaalista, jolloin niitä voidaan käyttää signaalien suodattamiseen. Esimerkiksi musiikkisoittimet käyttävät akustisia resonaattoreita, jotka tuottavat tietynkorkuisia ääniä. Resonaattoreita voidaan käyttää myös antureina mm. mitattaessa hyvin pieniä määriä aineita tai pitoisuuksia.

Onteloresonaattorissa, jota termiä yleensä käytetään viittaamaan sähkömagneettisiin resonaattoreihin, aallot muodostuvat tyhjään tilaan laitteen sisällä, onteloon. Käytännössä tarvittava ontelon koko määräytyy värähtelytaajuuden mukaan. Onteloresonaattoreita on mahdollista pienentää mikromekaanisin menetelmin esimerkiksi piimateriaaliin, jolloin puhutaan mikromekaanisista (MEMS engl. microelectromechanical systems) resonaattoreista. Mikromekaanisten resonaattorien värähtelytaajuudet ovat yleensä suurempia kuin 20 000 Hz ja niiden koko voi olla jopa alle yhden kuutiomillimetrin. MEMS-resonaattoreita käytetään esimerkiksi auton renkaiden ilmanpaineen tarkkailuun (engl. TPS, Tire pressure sensor). Akustisten resonaattorien taajuudet saattavat olla kuultavissa, jos niiden taajuudet ovat pienempiä kuin 20 000 Hz. Mitä pienempi värähtelytaajuus on sitä suurempi on vaadittava ontelon koko. Akustisia onteloresonaattoreita, joissa ääni syntyy ilman värähtelystä yksiaukkoisessa syvennyksessä, kutsutaan ns. Helmholtzin resonaattoreiksi.

Dielektrisessä resonaattorissa eristävä, dielektrinen materiaali (engl. bulk) värähtelee esimerkiksi pietsosähköisen ilmiön vaikutuksesta. Tällaisia resonaattoreita ovat  kideresonaattorit, jotka perustuvat esimerkiksi kvartsikiteen tai yleisesti materiaalin  pietsosähköisyyteen. Kideresonaattoreita käytetään radioissa, satelliiteissa ja kelloissa tarvittavien tarkkojen taajuuksien tuottamiseen.,  Värähtelevä dielektrinen materiaali voi olla myös ohutkalvotekniikalla kasvatettu kalvo, jolla on pietsosähköisiä ominaisuuksia, esimerkiksi alumiininitridi- tai sinkkioksidikalvo. Näin saadaan erittäin pienikokoisia ja keveitä dielektrisiä värähtelijöitä, joita on mahdollista liittää mikropiirien kanssa samaan koteloon tai jopa mikropiirin pinnalle ja niiden koko voi olla alle yhden kuutiomillimetrin. Pietsosähköisiin ohutkalvoihin  perustuvista resonaattoreista voidaan rakentaa tarkkoja, pieniä taajuussuodattimia/-suotimia, joita käytetään mm. matkapuhelimissa, joissa elektroniikan miniatyrisointia tarvitaan laitteen kannettavuuden vuoksi.

Optisessa resonaattorissa optinen signaali etenee aineessa tai suljetussa tilassa heijastavasta pinnasta toiseen jatkuvasti aiheuttaen optisen kierron. Laserit perustuvat tyypillisesti optisiin resonaattoreihin, ja niissä optinen signaali samalla myös vahvistuu.

Katso myös
Resonanssi

Lähteet

 Viitteet 

Luokka:Sähkömagnetismi
Luokka:Aaltoliike