电力电子技术基础-华南理工大学：第12讲2011谐振器.pptVIP

12.8 介质谐振器 介质谐振器是由一段介质波导构成 采用高介电常数和低损耗的介质。 介质谐振器 放在电路中的介质谐振器 其优点是： ①体积小。 谐振频率为9GHz，振荡模为TE01δ模时，谐振器的尺寸为D≈6mm，l≈3mm ②温度稳定性好。 频率稳定度可达±0.16×10-6Hz/oC ③品质因数高。 Q0值仍可达103-104 ④可以用到毫米波段。 介质谐振器的振荡模记为TEm，n，δ+p和TMm，n，δ+p 介质谐振器的谐振模式 参数：εr1＝38，l=5.34mm，D=12.02mm，εr2=9.8，l2=0.84mm 当l1=0.5mm：则谐振频率f0=5295MHz 当l1=1mm： 则f0=5135MHz。 介质谐振器的调谐结构 12.9 谐振器的耦合 矩形腔的谐振机理： 波导可以等效为传输线 空腔可以等效为两端短路的传输线 一边短路线可以等效为电感 另一边短路线等效为电容 矩形腔等效为并联LC回路 谐振条件： 并联LC回路谐振条件为输入电纳为0： 谐振条件 谐振波长与谐振频率 推导： 矩形腔的主模TE101模 TE101模的Q值 例3－1 有一空气填充的空腔谐振器。假定沿x，y，z方向上的边长分别为a，b，l。试求下列情形的振荡主模及谐振频率: (1)abl;(2)alb; (3)lab; (4)a=b=l。 解： 对TEmnp振荡模，p不可为0，所以主模可能为TE011或TE101 对TMmnp振荡模，m，n皆不能为0，而p可为0，其主模应为TE110 例3－2 铜制矩形谐振腔的尺寸为：a=l=20mm，b＝10mm。铜的电导率为σ=5.8×107S/m。当腔内(1)充以空气，(2)填充聚四氟乙烯介质时，分别求谐振腔的主模谐振频率，谐振波长及Qc，Qd和Q0。介质的ε＝2.1，损耗角正切tan δ≈0.0004。 解：该谐振腔的主模是TE101 12.5 圆柱腔 12.6 同轴腔 12.7 微带谐振器 电子与信息学院 South China University of Technology 电子与信息学院 第12讲 谐振器 谢泽明 华南理工大学电子与信息学院 Email:eezmxie@scut.edu.cn 射频电路与天线RF Circuits and Antennas 第12讲内容 引言 集中参数谐振器 传输线谐振器 矩形谐振腔 圆柱形谐振腔 同轴型谐振腔 微带谐振器 介质谐振器 12.1 引言 谐振器是具有谐振与选频特性的基本元件（与某个频率的信号共振） 谐振器广泛用于滤波器、振荡器、选频放大器 常用的射频谐振器基本上都是传输线谐振器 谐振器的基本参数是谐振频率、Q值（品质因子）和与外电路的耦合系数 在谐振频率附近，射频谐振器可以等效为RLC谐振回路 谐振：电抗为0（容抗和感抗相等） 12.2 集中参数谐振器 （RLC谐振器） 推导： 谐振时： 谐振电路的Q值： 推导： 半功率带宽等于Q值的倒数 推导： 定义串联谐振回路的电抗斜率参数为： 在谐振频率附近电阻非频变、电抗斜率为正值 测量谐振回路元件值的方法 并联RLC回路的输入导纳 谐振：电纳为0（容纳和感纳相等） 定义并联谐振回路的电纳斜率参数为： 电纳斜率参数 在谐振频率附近电导非频变、电纳斜率为正值 微波频段LC回路的缺点： 分布参数失效，L、C参数不确定 频率高，LC尺寸小，不容易实现，结构不稳 非封闭，辐射带来损耗 导体损耗和介质损耗大 品质因子（Q值）低（几百） 功率容量小 12.3 传输线谐振器 短路传输线谐振器 等效参数： 等效参数： 推导过程： 开路传输线谐振器 12.4 矩形谐振腔 与外电路的连接 空载腔 谐振条件 空腔的优点： 全封闭，无辐射 可以空气填充，无介质损耗 电流流动面积大，导体损耗小 品质因子Q值高（上万） 加工容易 结构牢固 电子与信息学院 South China University of Technology 电子与信息学院