第七章微波谐振器案例.ppt

微波技术基础 2、短路λ/4线型谐振器 长度为l的有耗短路线输入阻抗： 当 3、 ?/2开路线 谐振时，? = ?0，线的长度 令w=w0 +Δw.其输入阻抗为： 与并联RLC谐振电路的输入阻抗形式相似 复习2： 矩形和圆柱形波导谐振腔 金属波导谐振腔是由两端短路的金属波导段做成的。两个主要参数：谐振频率、Q。 一、矩形波导谐振腔 如果bal，则谐振主模（最低谐振频率）为TE101模。TM波的主模为TM111模。 TEmnp模的电磁场分量 式中m=0,1,2,…,n=0,1,2,…,p=1,2,3,…。(m,n不能同时为零)。 应用金属谐振腔中Q0，G0的求解公式，采用微扰法可以导出TEmnp模及TMmnp模的相应值。 1、矩形腔TE101模的场和λ0 由于 可知 电磁储能 2、TE101模的Q值 功率损耗 当介质无耗 介质有耗 考虑介质损耗耗和金属壁损耗 值得提出：如果是TE10p模 只要作代换 即可，这时有 二、同轴谐振腔 同轴谐振腔通常分为?/2型、?/4型及电容加载型三种。其工作特点简要介绍如下。 1、 ?/2型同轴谐振腔 ?/2型同轴谐振腔由两端短路的一段同轴线构成，如下图所示。谐振条件为 由上式可导出谐振波长?0与腔体长度l的关系为 或 ?/2型同轴谐振腔的品质因数为 当(b/a)=3.6时，同轴腔的品质因数Q0 达最大。 2、 ?/4型同轴谐振腔 谐振时应满足： 谐振波长?0与腔体长度l的关系为 无耗线 当 ① ② 与串联谐振电路的输入阻抗 相似。 等效电感 等效电容 品质因数 2、短路λ/4线型谐振器 长度为（2n－1）λ/4 (n=1,2,3…)短路传输线构成并联谐振器。 无耗传输线输入阻抗 长度为l的有耗短路线输入阻抗： 谐振时， 令 回顾并联RLC谐振电路 重写 比较两式 3、 ?/2开路线 实用的带状线或微带线谐振器常用开路线段做成。当线长为n?/2，这种电路具有并联谐振电路的功能。 长度为l的开路有耗线的输入阻抗为： 谐振时，? = ?0，线的长度 令w=w0 +Δw.其输入阻抗为： 此式与并联RLC谐振电路的输入阻抗形式相似，则其相应 的等效参数为： 7.4 矩形和圆柱形波导谐振腔 金属波导谐振腔是由两端短路的金属波导段做成的，常用的是矩形和圆柱形波导谐振腔。对于这类微波谐振器，可用驻波法求其场型，进而分析其特性。 一、矩形波导谐振腔 如图所示，为矩形波导谐振腔的基本结构。首先求谐振腔在无耗情况下的谐振频率，然后用微扰法求其Q值。 谐振频率 矩形波导中的TEmn或TMmn模的 横向电场为 利用z=0、l处Et=0的条件，可得 它意味着在谐振频率时腔长必须为半个波导波长的整数倍。对其他长度或其他谐振频率为无解。因此，矩形谐振腔是一种短路波导型的?/2传输线谐振腔。 矩形腔的截止波数则为 与矩形波导的模式相对应，矩形腔可以存在无穷多TEmnp和TMmnp，下标m、n、p分别表示沿a、b、l分布的半驻波数。由此可得TEmnp和TMmnp模式的谐振频率为 如果bal，则谐振主模（最低谐振频率）为TE101模。TM波的主模为TM111模。 TEmnp模的电磁场分量 式中m=0,1,2,…,n=0,1,2,…,p=1,2,3,…。(m,n不能同时为零)。 应用金属谐振腔中Q0，G0的求解公式，采用微扰法可以导出TEmnp模及TMmnp模的相应值。 如有介质损耗，以TE10p模为例，则腔内有耗介质的损耗功率为： 由此得当导体壁为理想时，有耗介质填充的谐振腔Q值为： 当导体和介质损耗都存在时，总功率损耗为Pc+ Pd，总的Q值为： 矩形腔TE101模的场和λ0 矩形腔TE101模是最基本而重要 的模式，它是由传输线TE10模在z 方向加两块短路板而构成的金属 封闭盒。 已经知道，TE10模中 首先在z=0处放一块金属板(全反射),则有 令E0=2jEm?而且在 处放一块金属板(全反射)，即 。这时有 ，其中 ，这时对应 。则 所以，TE101模Ey最终写成 现在采用Maxwell方程组解出 归纳起来TE101模的场 归纳起来TE101模的场 TE10波导模的场 Ey和Hx在z方向行波同时出现最大值 TE101模中 最大值对应最小值 相位差90°，因此Sz只有虚功率。 在相位方面，只差一负号