《电磁场与电磁波》课件_8.4节.ppt

8.4谐振腔(resonator)谐振腔一般有传输线型谐振器和非传输线谐振器两大类。传输线型谐振器是一段由两端短路或开路的导波系统构成的。本节要点微波谐振器件的演化过程及其基本参量矩形空腔谐振器微带谐振器微波谐振器件的演化过程对于谐振腔而言，已经无法分出哪里是电感、哪里是电容，腔体内充满电磁场，因此只能用场的方法进行分析。，减小L和C，谐振频率增大微波谐振器件的基本参量根据，即谐振频率f0：对于金属空腔谐振器，可以看作一段金属波导两端短路，为了满足金属波导两端短路的边界条件，腔体长度l和波导波长?g应满足：于是谐振频率由振荡模式,腔体尺寸及腔中填充介质(???)所确定；在谐振器尺寸一定的情况下，与振荡模式相对应有无穷多个谐振频率。式中，W为谐振器中的储能，WT为一个周期内谐振器损耗的能量，Pl为谐振器的损耗功率。品质因数式中，为导体内壁趋肤深度。品质因数Q0是表征谐振器频率选择性的重要参量，它的定义为：于是有：只要求得谐振器内场分布，即可求得品质因数！品质因数为粗略估计谐振器内Q0值，近似认为因而式中，S、V分别表示谐振器的内表面积和体积。结论上述讨论的品质因数是未考虑外接激励与耦合的情况，因此称之为无载品质因数或固有品质因数。等效电导等效电导G0是表征谐振器功率损耗特性的参量。若谐振器上某等效参考面的边界上取c,d两点，并已知谐振器内场分布，则等效电导G0可表示为：实际上以上讨论的三个基本参量的计算公式都是对一定的振荡模式而言的，振荡模式不同则所得参量的数值不同。因此上述公式只对少数规则形状的谐振器才是可行的。对复杂的谐振器，只能用等效电路的概念，通过测量来确定。等效电导具有多值性，与所选择的点c、d有关！矩形空腔谐振器矩形空腔谐振器是由一段长为l、两端短路的矩形波导组成。与矩形波导类似，它也存在两类振荡模式TE和TM模式。其中主模为TE101模，其场分量表达式为矩形谐振器内各分量与y无关，电场只有Ey分量，磁场只有Hx和Hz，沿x、z方向均为驻波分布。矩形空腔谐振器的基本参数对TE101模，谐振频率品质因数微带谐振器其中，l1为实际导带长度，为缩短长度。设微带线工作在准TEM模式，对于一段长为的微带线，终端开路时，由传输线理论，可得其输入阻抗为：根据并联谐振条件Yin=0，于是有由于微带线终端导带断开处不是理想的开路，因而计算的谐振长度要比实际的长度要长，一般有：长度为半波长整数倍的两端开路微带线构成微带谐振器！Qc、Qd、Qr分别是导体损耗、介质损耗和辐射损耗引起的品质因数，Qc、Qd可分别按下式计算：微带谐振器式中，为微带线的导体衰减常数，分别为微带线的有效介电常数和填充因子。通常，因此微带线谐振器的品质因数主要取决于导体损耗。微带谐振器的损耗主要是由导体损耗、介质损耗和辐射损耗，于是总的品质因数为：