[工学]微波技术基础8-微波谐振器.ppt

与矩形波导谐振器的构成方法一样，用金属板把一段长 为的圆波导两端封闭起来就构成了圆柱波导谐振器，简 称圆柱腔。 圆柱腔的谐振波长和矩形腔一样，由 求得: 谐振频率为 当上式中 时，为 模； 时为 模 上式可改写为 当圆柱腔中填充空气时，则有 作出不同模式的 与 的关系曲线,如下图所示： 圆柱腔的最低振荡模式是 模和 模。 当腔尺寸 时，最低振荡模 是 模。 当腔尺寸 时，最低振荡模 是 模。 采用矩形腔同样的方法，同样可求出圆柱腔中的驻波 场。 模分量为： 模的场分量为 以下给出常用三个模式的谐振波长与谐振时的场结构 1. 模 2. 模 3. 模 和矩形腔一样，仅计算Qc。 由场分量算出储能时均值: 腔壁损耗功率: 代入Q的一般定义式，可得: 三种常用模式的Qc值 绘出上述模式 与 之间的关系曲线 模的Qc值比其余两种模式的Qc值高很多，其最大 值发生在 处; 模则没有极大值; 它们的值范围大约是10,000至40,000或更高 TE111 在 ＜0.98，即 ＞2.04a的条件下为圆柱腔的最低 振荡模。该模式存在极化简并（使用受限），Qc值中等大小。应用：中等精度宽带频率计。 TM010 1.在L＜2.04a条件下为圆柱腔的最低振荡模。 2.该模场分量只有 、 。 集中在轴线附近。 3.模谐振波长等于圆波导中模的截止波长，与L无关， 因此无法用改变腔长来改变谐振波长。 4.Q0值中等大小。 微波谐振腔—矩形谐振腔 利用边界条件为 可得： 微波谐振腔—矩形谐振腔 因此，TE振荡模的场分量为 （上式按单个模式求出，腔中总场将它们求和） 谐振频率/谐振波长 利用 而 因此，谐振腔中的工作波长，即谐振波长为 微波谐振腔—矩形谐振腔 相应的谐振频率可表示为 （注意：这里的kc仅代表谐振波长的一部分） 其实对于TM波也有上面相同的结论 因此，矩形谐振腔中的主振荡模式是TE101. 微波谐振腔—矩形谐振腔 矩形腔TE101模的场和λ0 m=1,n=0,p=1时， 微波谐振腔—矩形谐振腔 谐振波长 场结构及表面电流分布 微波谐振腔—矩形谐振腔 TE101场结构 微波谐振腔—矩形谐振腔 TE101模的Q值 矩形腔谐振时，电能、磁能时均值为 微波谐振腔—矩形谐振腔 计算导体损耗时，有六个面需要考虑 微波谐振腔—矩形谐振腔 由Q值的定义，可得TE101模的Q值为 对于a=b=l的立方腔，上式可简化为 微波谐振腔—矩形谐振腔 和尺寸大小无关 ［例］ 铜制矩形腔尺寸a=L=2cm，b=1cm,TE101模，空气填充，求Q0值 ［解］ 微波谐振腔—矩形谐振腔 如果腔中填充介质，则得用有耗介质填充但腔壁为理想导体的谐振腔的Q值为 上式利用了 （任意模式适用） 微波谐振腔—矩形谐振腔 对于TM波，可以用相同方法进行讨论。 微波谐振腔—矩形谐振腔 求解问题 边界条件 场解可仿照TE波求出。(略) 圆柱谐振器 微波谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 谐振波长 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 场分量与场结构 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 无载品质因数 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 圆柱腔中三种常用模式的主要特点 TE011 1.属于圆柱腔的高次模。工作在此模，腔体较大，且易出现其他干扰模; 2.无轴向壁电流，调节腔长的活塞可做成与侧壁不接触式，这样可减小损耗和进一步抑制干扰; 3.Q0值很高; 应用：高精度谐振腔式频率计。 微波谐振腔—圆柱谐振腔 微波谐振腔—圆柱谐振腔 应用：电子直线加速器，微波电子管，测介质参数（谐振腔微扰法） * * 微波谐振腔 如果说微波传输线充当低频的R、L、C部件，那么微波谐振腔相当于低频振荡电路。这是振荡器、滤波器和耦合器应用中所必须涉及的。 介质测量 波长计 灵敏测量 波 滤 谐振腔 频 选