西工大微波课件MW_chapter7.pdf

7章 波谐振器 微波谐振器通常由一定形状的 “电壁”或 “磁 壁”限定的体积内，产生电磁振荡。 它是一种储能和选频谐振元件，用于滤波器、 振荡器、频率计、调谐放大器等。 选频 谐振腔 滤 波 灵敏测量 波长计 介质测量 2014/5/6 1 低频 （∠300MHz ）采用集中参数的LC谐振回路； 在高频段 （≥300MHz ），LC回路的欧姆损耗、介 质损耗、辐射损耗增大，品质因素Q下降。 波谐振器可以定性地看作是由集中参数LC谐振 回路过渡而来的，如图所示。 在研究谐振频率f 时，采用不计及腔损耗，即腔 0 壁由理想导体构成。但是，当研究Q时,则必须考虑 损耗的因素。 2014/5/6 2 波谐振器的种类:按其结构型式可分两类为 传输线型谐振器； 非传输线型谐振器； 传输线型谐振器是一段由两端短路或开路的微波导 行系统构成的。大多数实用 波谐振器属于此类，如 矩形波导空腔谐振器、圆波导空腔谐振器、同轴线谐 振器、 带线谐振器、介质谐振器等。 非传输线型谐振器或称复杂形状谐振器,不是由简单 的传输线或波导段构成的，而是一些形状特殊的谐振 器。这种谐振器通常在坐标的一个或两个方向上存在 不均匀性，如环形谐振器、混合同轴线型谐振器等。 2014/5/6 3 对于金属波导谐振腔可用驻波法求场的解答； （波 节反射面驻波谐振） 对于TEM传输线谐振器可用传输线理论来分析；（开 路/短路驻波谐振） 对于一些非传输线型谐振器，可用准静态方法求解； (麦克斯韦方程求解法) 对于单模工作的谐振器，可用等效电路方法分析； 对于谐振腔的 小变形，则可用 扰方法分析。 【 扰法】假设一个接近的近似解模型，再在尺寸 上加上修正项 （扰动 一般为高阶无穷小量）来 逼近精确解。可加多次 （多阶）。 2014/5/6 4 相同点： 波谐振器电磁振荡的实质与作用和低频RLC回路 完全相同，但基本特性参数不一样。 不同点： 波谐振器可以支持无穷多种不同的自由振荡模 式，分别对应不同的振荡频率 （多谐性）； 波谐振器中的单模电磁场均为标准正弦波，时 0 间上有90 的相位差，电场最大时磁场最小，反之 也是如此。 腔体本身没有损耗，表面没有能量输出 仅有 电磁能量转换振荡实质同LC回路。 2014/5/6 5 微波谐振器基本参量 与低频LC电路基本参量RLC对应， 波谐振器的基 本特性参数有： 谐振波长λ是表征器件的振荡规律和存在条件； 0 品质因数Q表征器件的选频特性，储能/损耗； 损耗电导G 表示器件的功率损耗特性； 0 2014/5/6 6 7-1 微