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§4.1　概　论 3．谐振腔的分类 § 4.2　谐振腔的基本参量 1．谐振波长 3．等效电导(Equivalent Conductance) §4.3　矩形谐振腔 (Rectangular Cavity) §4.4　圆柱形谐振腔(Cylindrical Cavity) * 第 4 章　微波谐振腔 (Microwave Resonant Cavity) 　　§4.5　同轴腔和微带线谐振腔 　　§4.1　概论 　　§4.2　谐振腔的基本参量 　　§4.3　矩形谐振腔 　　§4.4　圆柱形谐振腔 第 4 章　微波谐振腔 　 §4.8　微波谐振腔的应用 　　§4.6　谐振腔的调谐、激励与耦合 　　§4.7　谐振腔的等效电路 和它与 外电路的连接 第 4 章　微波谐振腔 (Microwave Resonant Cavity) 谐振腔(Cavity Resonator):工作在微波波段的谐振元件。 1）微波信号频率很高，很容易引起辐射效应； 2）若要LC电路工作在微波波段，就要减小电感和电容其元件的几何尺寸会很小，不仅会降低谐振电路的工作容量，而且还会引起元件机械强度下降； 　　低频集中参数 LC 谐振电路应用到微波波段出现以下问题： 构成：由任意形状导电壁(或导磁壁)所包围的、能在其中形成电磁振荡的介质区域。 作用：具有储存电磁能量和选择一定频率信号的特性，与LC谐振回路在低频电路中的作用相似。 1）微波信号频率很高，很容易引起辐射效应； 3）微波波段工作频率高，电磁波的趋肤效应加剧，热损耗增大，介质损耗也增大； 4）辐射损耗，导体热损耗以及介质损耗增大，将使谐振电路品质因数 Q 下降。 结论：在微波波段不能用 LC 电路作谐振器。 2）若要LC电路工作在微波波段，就要减小电感和电容其元件的几何尺寸会很小，不仅会降低谐振电路的工作容量，而且还会引起元件机械强度下降； 1．低频LC谐振回路向微波谐振腔的过渡 1）由于谐振腔是一个空腔体，避免了辐射损耗。 2）腔体有较大的内表面，导体电阻减小，热损耗减小。 结论：谐振腔可克服LC电路应用在微波段时的缺点。 2．谐振腔中振荡的物理过程 　　谐振腔中的振荡过程是电磁场能量以电能和磁能两种形式相互转换的过程。与在 LC 谐振回路中相似 。 　　谐振腔和 LC 回路的比较： 不同之处: 2. 谐振腔具有多谐性，即相应于腔中不同的驻波场分布，可以存在有许多个不同的谐振频率，而 LC 回路只能有单个谐振频率； 3.谐振腔的品质因数 Q 值要比 LC 回路高得多。 共性： 1. 都是谐振元件，都具有储能和选频的特性; 2.具有相同的振荡过程。 1. 谐振腔是分布参数电路，而 LC 回路是集中参数电路； (1)传输线型谐振腔：由一段微波传输线所构成的，如矩形腔、圆柱腔、同轴腔、微带腔和介质腔等。 （2）非传输线谐振腔：不是由简单的传输线段所构成，它们的形式是多样的，几何形状较复杂，例如环形腔和多瓣腔等。 　　 本章只讨论前一类谐振腔，即传输线型谐振腔。 第 4 章　微波谐振腔 1、谐振波长 2、品质因数 3、等效电导 低频 LC 谐振回路的基本参量:电感 L，电容 C 和电阻 R(或电导 G) 。 特点：作为基本参量，它们具有物理意义明确、便于实验测量 。 应用：谐振回路的谐振频率 f0，品质因数 Q0 和谐振阻抗等所有的其他参量都可由这几个基本参量推导出来。 微波谐振腔的基本参量：谐振波长?0(或谐振频率 f0)、品质因数 Q0 和等效电导 G0 。 谐振波长(或谐振频率)：可以在谐振腔中激励起电磁振荡的工作波长(或工作频率)。 　　对于两端由导体壁封闭的传输线型谐振腔，产生振荡的条件是腔内能够形成稳定驻波，这要求腔两端壁间的距离 l 等于驻波波节间距 ?g/2 的整数倍，即 结论：在一定的腔体尺寸下，不是任意波长的电磁波都能在腔中振荡的，只有那些能够在腔中满足一定驻波分布的电磁波才能够振荡，它们的波导波长由腔的尺寸决定，即 谐振波长：能形成稳定驻波振荡的电磁波所对应的波长。 　　对于非色散波(TEM 波)， ?g = ?o，谐振波长为 对于色散波(TE、TM 波) 谐振波长为 TEM 波 TE 波、TM 波 注意：谐振波长 ?o 是指谐振时电磁波在腔内填充介质中的介质波长，仅当腔中为真空(或空气填充)时，它才相应于自由空间波长。 　　　　　　　　　　　　 对于非色散波(TEM 波)，相应的谐振频率为 对于色散波(TE、TM 波)，相应的谐振频率为 TEM 波 TE 波、TM 波 结论：传输线型谐振腔的谐振频率 f0 与腔的型式、尺寸、工作模式和填充的介质有关