文档介绍：第七章第七章
微波谐振器微波谐振器
主要内容主要内容
•微波谐振器概述
•微波谐振器的基本特性与参数
•集总串联/并联RLC谐振电路的基本特性
••传输线谐振器传输线谐振器、金属波导谐振腔金属波导谐振腔、介质介质
谐振器谐振器的特性与设计方法
•• FabryFabry——PerotPerot开式开式谐振器
•论微波谐振器的激励与谐振腔的微扰微扰微扰
微波谐振器概述
【【定义定义】】广义而言,凡能够限定电磁能量
在一定体积内振荡的结构均可构成电磁
谐振器。
【【微波谐振器微波谐振器】】——一般是由任意形状
的电壁或磁壁所限定的体积,其内产生
微波电磁振荡。(储能和选频)
【性能】类似于电路理论中的集总元件谐
振器。
【应用】滤波器、振荡器、频率计、调谐
放大器等。
微波谐振器概述(continue 1)
【设计要点】
f<300MHz 谐振器是用集总电容器和电感
器做成
f>300MHz 时回路的欧姆损耗、介质损
耗、辐射损耗都增大,致使回路的Q值
大大降低;而回路的电感量L和电容量C
则要求很小,难以实现。(分布参数影
响大)可采用传输线技术用一段纵向两端封闭的传输线
或波导来实现高Q微波谐振电路。
微波谐振器概述(continue2)
【【微波谐振器的种类微波谐振器的种类::】】按其结构型式可分为:
a)传输线型谐振器
b)非传输线型谐振器两类。
•【传输线型】传输线型谐振器是—段由两端短路
或开路的前述三类微波导行系统构成的。大多数实
用微波谐振器属于此类,如矩形波导空腔谐振器、
圆波导空腔谐振器、同轴线谐振器、微带线谐振
器、介质谐振器等。
微波谐振器概述(continue 3)
•【非传输线型】非传输线型谐振器或称复杂形状
谐振器不是由简单的传输线或波导段构成的,而是
一些形状特殊的谐振器。这种谐振器通常在坐标的
一个或两个方向上存在不均匀性,如环形谐振器、
混合同轴线型谐振器等。
•本章只研究传输线型微波谐振器
•【分析方法】由于谐振器的种类繁多,因此
分析方法也各异:从根本上讲,微波谐振器
的求解属于场的边值问题
微波谐振器概述(continue4)
•对于金属波导谐振腔金属波导谐振腔可用驻波法求场的
解答;(波节反射面Æ驻波Æ谐振)
•对于TEMTEM传输线谐振器传输线谐振器可用传输线理论来
分析;(开路/短路Æ驻波Æ谐振)
•对于一些非传输线型谐振器非传输线型谐振器,可用准静
态方法求解;(麦克斯韦方程求解法)
•对于单模工作的谐振器单模工作的谐振器,可用等效电路
方法分析;(6章等效网络法)
•对于谐振腔的微小变形谐振腔的微小变形,则可用微扰方
法分析。(针对以上各种结果的修正)
微波谐振器概述(continue 5)
•【微扰法】假设一个接近的近似解模型,再
在尺寸上加上修正项(扰动——一般为高阶
无穷小量)来逼近精确解。可加多次(多
阶)
微波谐振器的基本特性与参量微波谐振器的基本特性与参量
•本质与RLC相同,但
基本参量有大的区
1。任意形状微波谐振器自由振荡的基本特性
别。
微波谐振器(microwave resonators)本质是广义
的谐振体:如图任意形状的微波谐振器,
其体积为V,表面积为S。表面为电壁(理想导
体壁)/磁壁(开路壁),也可以是部分电壁/部分
磁壁。
分析理想导体壁为例:
微波谐振器的基本特性与参量 continue 1 任意形状谐振器推导任意形状谐振器推导
——麦克斯韦方程分离变量法麦克斯韦方程分离变量法
设微波谐振器体积内填充
理想的均匀介质,其电磁
场满足麦克斯韦方程:
K
K ∂E
∇×H =ε
∂t
K
K ∂H
∇×E =−μ
∂t
K
∇⋅E =0
K
∇⋅H =0