电动力学课件 4.4 谐振腔.pdf

§4.4 谐振腔 低频电磁波(30~300KHz)可采用LC振荡器产生， 1   LC 要获得较高频率的电磁波，则必须减小L、C，而较小的电容电 感不能集中分布电场和磁场，只能向外辐射，因而电磁能量大 量损耗，因此LC 回路不能有效地产生高频电磁波。 在微波(300MHz~300GHz)范围，通常采 用具有金属壁面的谐振腔来产生高频振 荡。在光学中，也采用由反射镜组成的 光学谐振腔来产生近单色的激光束。 光学谐振腔 1 谐振腔是在微波频率下工作的谐振元件，它是一个任意形状的 由导电壁包围的，并能在其中形成电磁振荡的介质区域，它具 有储存电磁能及选择一定频率信号的特性. 根据不同用途，微波谐振腔的种类是多种多样的：矩形腔、圆 柱形腔、球形腔。 本节主要讨论高频电磁波在以理想导体为边界的有界空间(谐振 腔)中的行为，或者电磁波在谐振腔中将以一种什么样的形式存 在。 2 一．有界空间中的电磁波 Transverse ElectroMagnetic wave 1．无界空间中的横电磁波（TEM波） TEM波：电场和磁场在垂直于传播 方向上振动的电磁波。平面电磁波在无 界空间中传播时就是典型的TEM波。 i k x t  k E E  x , t   E 0 e k  E  0 k B 0 B  2 ．有界空间中的电磁波 金属一般为良导体，电磁波几乎全部被反射。因此，若空间中 的良导体构成电磁波存在的边界，金属边界制约管内电磁波的存 在形式。在这种情况下，Helmholtz方程的解不再是平面波解而 受到导体界面边界条件的束缚。 3 二．理想导体边界条件 实际导体虽然不是理想导体，但是象银或铜等金属导体，对无线 电波来说，透入其内而损耗的电磁能量一般很小，接近于理想导体。 在一定频率的电磁波情形，两不同介质（包括导体）界面上的 边值关系可以归结为  en E , H 2 2 e  H H  e  E E 0 n  2 1  真空 n  2 1  导体 et e  D D  e  B B 0 n  2 1  n  2 1  E , H