文档介绍：螺旋谐振器螺旋谐振器
上述结果适用于:
同轴线谐振器、带状线谐振器、微带线谐振
器。螺旋线谐振器(helixrs— onator)是
同轴线谐振器的变型,常用于1GHz以下频
率设计。
•在V和U波段(4~6mm): 同轴线谐振器显得
尺寸相对太大,(长度太长) 可将其内
导体做成螺旋线Æ螺旋线谐振器
螺旋谐振器(续一)螺旋谐振器(续一)
组成:一段四分之一波长的内导体为螺旋线
的螺旋同轴传输线
连接:一端短路(螺旋线直接与屏蔽外导体
焊接),另一端开路
外形:螺旋线内导体的截面形状为圆形,
屏蔽外导体截面为圆形或正方形。
螺旋谐振器(续二)螺旋谐振器(续二)
输入/输出:一般通过线圈上的抽头完成
(对于50Q负载,抽头距焊接端约 1/8~1/4匝)
也可用位于线圈焊接端附近的电
感性环来实现,谐振器之间可以
通过孔或开路端的窗口来提供耦
合。
螺旋谐振器(三)螺旋谐振器(三)
优点:螺旋线谐振器在V和U波段具有
体积小、重量轻、Q值高(无载Q值一般2 000左右)
设计制作简单
用途:带通和带阻滤波器、线性相移滤波
器、多工器、倍频器等。
螺旋谐振器分析螺旋谐振器分析————电磁场分布
螺旋线谐振器中的场分量可用螺旋同轴
线的场叠加得到。采用圆柱坐标系
(r,θ,z),则纵向场分量满足如下波动
方程:
⎡⎤11∂∂∂⎪⎪⎧⎫E
⎢⎥()rk++2 ⎨⎬⎪⎪z =0
⎢⎥c ⎪⎪
⎣⎦rr∂∂ r r ∂φ⎩⎭⎪⎪H z
2 2 2
其余场分量可由横纵关系求得(kc =k +β)
电磁场可由边界条件定解。
螺旋谐振器分析螺旋谐振器分析————电磁场分布
•螺线导体表面切向方向电场为零(r=d/2)
EEcosφφ+= sin 0
φ11z
•螺线导体表面内外切向电场分量连续(r=d/2)
EEEE==;
φφ1212rd====/2 rd/2 zz rd/2 rd/2
•螺线导体表面磁场切向分量连续(r=d/2)
HHHHcosφφ+= sin cos φφ+ sin
φφ11zz 2 2
•外导体切向电场为零(r=D/2)
EE==0; 0
φ22rD==/2 z rD/2
螺旋谐振器分析螺旋谐振器分析————电磁场分布
由此可以解得:
在螺旋线内部(r<d/2)的场解:-14
ββ11j
Ejrcr==kkJkr11(), H B Jkr () c
11 1
φϕj j
ωμ 1
E =−Bkk J11(), H= J () kr
11
E ==Jkr() , H BJkr ()
zc1100 z1 c 1
ωε
螺线和外导体之间(d/2<r<D/2)-15
的场解。(较复杂,含第一第二类贝塞尔函
数)
结论:
螺线同轴线重的模式不是TEM模。螺
线的电场主要集中在内外导体之间方
向为轴向。开路端电场最强(高电
位)磁力线为闭合曲线,主要为Z向可
见在壁上有强的f向电流。开路端磁场
为零,短路端磁场最强。
螺旋谐振器分析螺旋谐振器分析————电磁场分布
圆形螺旋线谐振器正方形螺旋线谐振器
d: d=2S/3
b: b=S
1/2 1/2
Q:(f0) Qo=(f0)
总匝数 N:48300/Dfo(匝) N=40600/Sfo(匝)
螺旋线特性阻抗
6 6
Zo=(×10 )/Dfo(Ω) Z0=(×10 )/Sfo(Ω)
H=b+=b+ H ==b+
-3;可见螺旋同轴
线的器件尺寸可以减少18倍
组成:两端短路的金属波导段
形状:矩形、圆形波导谐振腔
分析方法:驻波法求场型驻波法求场型ÆÆ
分析特性分析特性。
1. 矩形波导谐振腔(rectangular waveguide cavity)
组成:长度为l两端短路的矩形波导
能量:E和H能量储存在腔体内,功率损耗由腔体的
金属壁与腔内填充的介质引起。
连接:可用小孔、探针或环与外电路耦合
讨论:无耗谐振频率Æ微扰方法求Q值。