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图5-43 场移式隔离器 (a) Y形结构环行器； (b) 信号由①口输入时激发的磁场分布； (c) 外加磁场产生的电磁场分布 　　一个理想的环行器必须具备以下条件： 　　(1) 输入端口完全匹配，无反射。 　　(2) 输入端口到输出端口全通，无损耗。 　　(3) 输入端口与隔离器间无传输。 　　于是环行器的散射参数应满足： (5-2-75) 写成以下矩阵形式，即 (5-2-76) 式中，θ为附加相移。 　　利用环行器可以制成前面讨论的单向器，只要在Y形结构环行器的端口“③”接上匹配吸收负载，将端口“①”作为输入，端口“②”作为输出，如图5-44(a)所示。这样，信号从端口“①”输入时，端口“②”有输出，当从端口的反射信号经环行器到达端口“③”时被吸收，这样“①” →“②”是导通的，而“②”→“①”是不通的，它实现了正向传输导通、 反向传输隔离的单向器的功能。 图5-44 环行器 (a) 单Y形结构环行器； (b) 双Y形结构环行器 　　利用两个Y形结构环行器还可以构成四端口的双Y形结构环行器，如图5-59(b)所示，单向环行规律是“①” →“②” →“③” →“④”。 　　如同隔离器一样，描述环行器的性能指标有：正向衰减量、反向衰减量、隔离度和工作频带等。 5.3 微 波 谐 振 器 　　 (1) LC回路是集总参数电路，微波谐振腔是分布参数电路。 　　(2) LC回路只有一个谐振频率，而微波谐振腔具有多谐性，即当尺寸一定时可有无限多个谐振频率。 　　(3) 微波谐振腔的品质因数比LC回路高2～3个数量级。 这些差异使得用来衡量谐振回路的基本参量及分析方法都有所不同。在微波波段是将谐振频率f0(或谐振波长λ0)、固 有品质因数Q0和特性阻抗ξ0作为谐振腔的基本参量。在以后的讨论中将会看到，这些参量在谐振腔中都有确切的物 理意义，且可直接测量。必须指出，谐振腔的这三个基本参量都是对于腔中的某一个振荡模式而言的，模式不同，其基本参量的数值一般是不同的。 5.3.1 特性参数 　　1. 谐振频率f0 　　微波谐振腔的谐振频率f0是腔中某模式的场发生谐振时的频率，谐振的发生与否可由腔内场量呈纯驻波分布或电场能量与磁场能量平均值相等或腔内的总等效电纳为零等三个条件之一来判别。f0的确定方法主要有以下几种。 　　1) 场解法 　　任意形状的谐振腔，其谐振频率的计算，都可归结为在给定边界条件下求波动方程 (5-3-1) 的本征值问题。式中，　　　　　　　　　　　可以证明，对于封闭的理想导体的边界条件，k具有一系列分立的实数本征值k1, k2, k3, …，这些本征值决定了腔中各个模式的谐振频率 (5-3-2) 　 集合｛fi｝就是谐振腔的谐振频谱。场解法不仅可以得出腔的谐振频谱，而且还能求出各个模式的场分布E和H, 从而可以计算出其余的参量。但除了一些形状简单的腔可以求出解析解以外，复杂边界条件的求解问题往往有数学上的困难，需采用数值计算法。 　　2) 相位法 　　多数实用腔往往可以归结为一段两端短路或接以某种无功负载的传输系统，其等效电路如图5-45(a)所示。计算这类腔的谐振频率，可采用所谓的“相位法”。因为传输系统中的纯驻波场可以看成是由行波场在其两端往返多次反射后叠加而成的。所以腔内任一点的场都是由许多行波场按一定相位关系相加而成的。如果从任一点出发的微波在腔内循环一周(即沿传输系统行进，经两端口反射后又回到原来的出发点)后其相位与原来出发的相位之差为2π的整数倍，则这两个行波场便同相叠加而增强，如此循环下去，腔内由两反向行波叠加而成的纯驻波场就会不断增强直至谐振。 上述条件可以写成 (5-3-3) 无色散波 色散波 　　式(5-3-3)中, l为腔沿传输系统方向的长度, θ1和θ2分别为行波在传输系统两端反射系数的相角。从式(5-3-3)中解出的f(或λ)就是所要求的谐振频率f0(或谐振波长λ0)。 图5-45 归结为传输系统的谐振腔等效电路 (a) 谐振腔内的电磁波； (b) 谐振腔等效电路 　　利用式(5-3-3)的条件还可以解释为什么谐振腔在谐振时储能最强而失谐后储能迅速减弱。这是因为在谐振时，行波在腔内无论循环多少次后回到原始出发点都是同相的，故场强总是叠加增强而不会相互抵消； 而失谐后行波在腔内即使循环一周后回到原处所产生的相位差　 也很小，但经N周后其积累相位差为　　 ，总有很多机会使 　　　 　　 等于π的奇数倍而使腔内的场反相抵消。在理想无耗腔中，上述循环的行波是等幅的，因而失谐时反相的行波场总是成对的完全抵消，故腔内储能为零。而在实际的有耗腔中，失谐时的各反相行波在腔内的行程不同，其衰减程度也不同，这些虽反相但不等幅的电磁波