六微波谐振器.ppt

引言 微波谐振器，广泛应用于微波信号源、微波滤波器及波长计中。它相当于低频集中参数的LC谐振回路，是一种基本的微波元件。 谐振腔是速调管、磁控管等微波电子管的重要组成部分。 微波谐振器可由一段两端短路或两端开路的传输线段组成，电磁波在其上呈驻波分布，即电磁能量不能传输，只能来回振荡。因此微波谐振器是具有储能与选频特性的微波元件。 6.1 串联和并联谐振电路 6.1.1串联谐振电路 推导过程 6.1 串联和并联谐振电路 6.1.2 并联谐振电路 6.1 串联和并联谐振电路 推导过程 6.1 串联和并联谐振电路 讨论 6.1 串联和并联谐振电路 讨论 6.1 串联和并联谐振电路 讨论 6.1 串联和并联谐振电路 讨论 6.2 传输线谐振器 6.2.1 6.2 传输线谐振器 6.2.2 6.3 矩形波导谐振腔 概述 6.3 矩形波导谐振腔 6.3 矩形波导谐振腔 6.3.2 TE10l 模的Q值 6.4 圆波导谐振腔 概述：圆柱谐振腔是由一段长度为l，两端短路的圆波导构成，其圆柱腔半径为R。圆柱腔中场分布分析方法和谐振波长的计算与矩形腔相同。 主要特点：制造方便，Q值高！ 6.4 圆波导谐振腔 谐振频率：推导方法同矩形波导 6.4 圆波导谐振腔 TEnml模式的Q值 TEnml模式的Q值 TEnml 模式的Q值 图6.10 圆柱腔各种模式的归一化Q（空气填充） Foundations for Microwave Engineering TEnml 模式的Q值 6.5 介质谐振腔 概述 6.5.1 TE01δ模式的谐振频率 6.5.1 TE01δ模式的谐振频率 6.5.1 TE01δ模式的谐振频率 6.6 谐振腔的激励 概述 6.6 谐振腔的激励 6.6.1 临界耦合 6.6 谐振腔的激励 耦合系数概念 6.6 谐振腔的激励 6.6 谐振腔的激励 6.6.2 缝隙耦合微带谐振器 6.6 谐振腔的激励 6.6 谐振腔的激励 耦合系数的计算 6.6 谐振腔的激励 6.6.3 小孔耦合空腔谐振器 6.6 谐振腔的激励 小孔尺寸的计算 一般情况Q值 例题6.4 圆波导谐振腔的设计－P246 图6.11 圆柱形介质谐振腔的几何形状 原理与矩形或圆柱腔相似 高介电常数 成本低、尺寸小、重量轻 10≤ εr ≤100 Q高达几千 图6.12 磁壁边界条件的近似和圆柱形介质谐振腔的第一个模式的Hz 沿z的分布曲线（对于ρ = 0） 例题 6.5 介质谐振器的谐振频率和Q值－P250 图6.13 微波谐振器的耦合：(a) 微带传输线谐振器缝隙耦合到微带馈线 (b) 用同轴探针馈送到矩形腔谐振器 (c) 圆柱腔谐振器小孔耦合到矩形波导(d) 介质谐振器耦合到微带馈线 图6.14 串联谐振电路耦合到馈线 图6.15 耦合到串联 RLC 电路的Smith圆图表示 g1，欠耦合 g=1，临界耦合 g1，过耦合 耦合系数 有载品质因数 1 谐振条件 Microwave Technique §6 微波谐振器 要求 了解微波谐振器的基本参量； 了解多种微波谐振器的特点； 了解通过法测量谐振腔品质因数。 sapphire f = 12GHz，Q = 5000000 YIG f = 26GHz，Q = 104000 微带谐振器 同轴谐振腔 矩形波导谐振腔 圆柱形波导谐振腔 引言 a. 尺寸变小，储能空间小，容量低； b. 损耗增加：辐射损耗、欧姆损耗及介质热损耗增大， 品质因数低，频率选择性差 。 LC谐振器在微波频段的缺点： LC谐振器的作用 谐振腔的作用 低频… 微波… 相异点 LC回路：一个振荡模式和一个谐 振频率 谐振腔： 无限多个振荡模式和无限多个振荡频率 相同点 无损耗时为无功元件, 有损耗时呈纯电阻性。 从LC回路到谐振腔的演变过程 图6.1 串联 RLC 谐振器及其谐振曲线 (a) 串联 RLC 电路 (b) 输入阻抗幅值与频率的关系曲线 谐振时 图6.2 并联 RLC 谐振器及其响应(a) 并联 RLC 电路 (b) 输入阻抗幅值与频率的关系曲线 谐振时 谐振时 半功率点时 谐振器的品质因数 一般表达式 串联 并联 其他计算公式 表6.1 6.2 传输线谐振器 6.2.3 例题 6.1 6.2 例题 6.1 图6.6 矩形谐振腔以及 TE101 和 TE102 谐振模式的电场分布 矩形波导 矩形腔 两端短路边界条件 Z = 0 , HZ = 0 ; Z = d , HZ = 0 谐振频率 TE模 其中，l≠0 , m、n 中最多只有一个为零。 若bad，则最低谐振模式为（TE模）TE101；（TM）TM110。 谐振波数 谐振频率 谐振波长 长度为半波长的整数倍