微波技术基础课件第七章微波谐振器.ppt

微波技术基础课件第七章微波谐振器.ppt

  1. 1、本文档共225页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第7章 微波谐振器; (7.1-1)  在S面上的边界条件是  (7.1-2)  式中  是S面的法向单位矢量。;  由式(7.1-1)可以求得电磁场的波动方程为 (7.1-3) ;  式(7.1-3)的求解可用分离变量法。以电场方程为例,可设 E=E(r)T(t)       (7.1-4) 其中,T(t)只是时间t的函数,是个标量;E(r)只是空间位置坐标r的函数,为一矢量。将式(7.1-4)代入式(7.1-3)第一式,得到  (7.1-5);此式要成立,必须每项为常数。令分离变量常数分别为ωi和ki,则得到方程:  (7.1-6) (7.1-7) 式中       称为波数,在此为正实数。;  式(7.1-6)是个简谐方程,其解为 (7.1-8) 式中Ai为任意常数,由起始条件决定,亦即由谐振器起始激励条件决定。   式(7.1-7)为本征值方程,ki为本征值。在选定坐标系后,可用分离变量法求解。设其特解为Ei(r),于是得到式(7.1-3)第一式的特解为 (7.1-9) E的通解则为 (7.1-10) 式中,Ei(r)是满足边界条件的矢量函数,称为模式矢量函数;ωi是谐振器自由振荡的模式角频率;       。;  对于式(7.1-3)第二式,同样可求得  (7.1-11) 式中,Hi(r)也是模式矢量函数,Bi也是任意常数。由于电场和磁场满足麦克斯韦方程,故当Ai决定后,Bi即可决定。事实上,将电场和磁场归一化,使得 (7.1-12) 则将式(7.1-10)和式(7.1-11)代入式(7.1-1)第一、二方程,即可得到 Ai=-jηBi        (7.1-13);式中      是介质的波阻抗。于是,对于谐振器某一特定自由振荡模式(free oscillation mode), (7.1-14) 同时由式(7.1-1)可得 (7.1-15);  对于谐振器任一自由振荡模式,可以证明其最大电场储能等于其最大磁场储能。事实上,电场最大储能为  磁场最大储能为 ;由式(7.1-14)  (7.1-16) 由于 ;故  在谐振器内壁(电壁),      ,故式中     。将上式代入式(7.1-16),得到 ;  综上讨论,我们可以得到如下结论:   ①微波谐振器中可以存在无穷多不同振荡模式的自由振荡,不同的振荡模式具有不同的振荡频率。这表明微波谐振器的多谐性,与低频LC??路不同。   ②微波谐振器中的单模电场和磁场为正弦场,时间相位差90°,电场最大时,磁场为零;磁场最大时,电场为零,两者最大储能相等。由于谐振器内无能量损耗,谐振器表面亦无能量流出,能量只在电场和磁场之间不断交换,形成振荡。故振荡实质与低频LC回路相同。  ;  2.谐振器的基本参数   (1) 谐振波长λ0。   谐振波长(resonant wavelength)λ0是微波谐振器最主要的参数。它表征微波谐振器的振荡规律,即表示微波谐振器内振荡存在的条件。   在导行系统求解中,我们得到关系 (7.1-17) 在导行系统情况下,沿z向无边界限制,波沿z向传播。此种情况下的相位常数β值是连续的,即波沿z向不具有谐振特性。对于谐振器情况,z向也有边界限制,如图7.1-2所示的封闭式波导谐振器,波沿z向也应呈驻波分布,且 (7.1-18);图 7.1-2 任意形状封闭谐振器;式中,l是谐振器的长度,λg为波导波长。由此可得  (7.1-19) 代入式(7.1-17),得到封闭式波导谐振器谐振波长一般表示式为  (7.1-20) 式中λc为波导的截止波长。可见谐振波长与谐振器形状尺寸和工作模式有关。;  (2) 品质因数Q0   品质因数(quality factor)Q0表征微波谐振系统的频率选择性,表示谐振器的储能与损耗之间的关系。其定义为 (7.1-21)  式中,W代表谐振器储能,WT代表一周期内谐振器的能量损耗,Pl则代表一周期内的平均损耗功率。;  谐振器的储能  (7.1-22)  谐振器的平均损耗功率  (7.1-23)  式中,Rs为表面电阻率,Htan为切线方向磁场。;  将式(7.1-22)和式(7.1-23)代入式(7.1-21),得到品质因数的一般表示式为 (7.1-24)  式中δ为导体的趋肤深度。 ;  谐振器内壁附近的切线磁场总要大于腔内部的磁场,可近似认为|H|2 |Htan|2/2,则近似得到 (7.1-25a) 据此近似式可以估计谐振器的Q0值。由此式可见,在一级近似下,谐振器的Q0值近似与其体积V成正比,与其内壁表面积S成反比,与趋肤

文档评论(0)

祝星 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档