微波諧振腔吉大通信

微波諧振腔吉大通信第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二

介質(zhì)諧振器5.2諧振器的激勵(lì)和耦合5.3矩形和圓柱形波導(dǎo)諧振腔5.1第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二諧振頻率矩形諧振腔的幾何形狀如圖4.8所示，它由一段長為d，兩端短路（z=0,d）的矩形波導(dǎo)組成。矩形諧振腔中，TE101和TE102模的電場(chǎng)分布5.1.1矩形波導(dǎo)諧振腔5.1矩形和圓柱形波導(dǎo)諧振腔第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二矩形諧振腔是一種短路波導(dǎo)型的λ/2傳輸線諧振腔。矩形腔的截止波數(shù)：矩形諧振腔的模為TEmnp或TMmnp模，下標(biāo)m,n,p相應(yīng)地為駐波圖在x,y,z方向的變化數(shù)。這時(shí)，TEmnp或TMmnp模的諧振頻率為如果b<a<d，則諧振主模（最低諧振頻率）為TE101模，它對(duì)應(yīng)一段短路波導(dǎo)長為λg/2的TE10主模。TM波的主模為TM111模。

第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二TE10p模的Q值不考慮介質(zhì)損耗時(shí)，導(dǎo)體壁有損耗時(shí)諧振腔的Q值為當(dāng)導(dǎo)體壁為理想時(shí)，有損介質(zhì)填充的諧振腔Q值為當(dāng)導(dǎo)體和介質(zhì)損耗都存在時(shí)，總Q值為第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二例題：矩形波導(dǎo)諧振腔由一段銅波導(dǎo)組成，a=4.755cm，b=2.215cm，腔內(nèi)由聚乙烯填充（），銅表面電阻Rs=1.84*10-2歐姆，如果TE10p模諧振出現(xiàn)在f=5GHz,求所需要的波導(dǎo)長度d和p=1，p=2時(shí)諧振模的總Q值。解：m=1,n=0,利用答案：

p=1時(shí)，d=2.20cm,Q=1437p=2時(shí)，d=4.40cm,Q=1518

第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二圓柱形諧振腔的電磁場(chǎng)方程圓柱形諧振腔是由兩端短路的圓柱形波導(dǎo)構(gòu)成的，如圖所示。圓柱形諧振腔5.1.2圓柱形波導(dǎo)諧振腔第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二圓柱形諧振腔的諧振波長及空載品質(zhì)因數(shù)（1）諧振波長λ0圓柱腔中TE模及TM模的諧振波長為：（2）空載品質(zhì)因數(shù)Q0對(duì)于TEmnp振蕩模，當(dāng)m≠0時(shí)對(duì)于TM模，當(dāng)m≠0，p≠0時(shí)當(dāng)m≠0，p=0時(shí)，，式中D=2a。第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二圓柱形諧振腔中常用的幾種振蕩模（1）TM010振蕩模1)TM010振蕩模的場(chǎng)方程式式中。

2)TM010振蕩模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖TM010模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二3)主要參數(shù)λ0，Q0及其特點(diǎn)諧振波長λ0：空載品質(zhì)因數(shù)Q0：其中V和S分別是諧振腔的體積和內(nèi)表面面積。（2）TE011模

1)TE011振蕩模的場(chǎng)方程式式中，。第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2)TE011模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖TE011模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖TE011模的重要性質(zhì)：這種腔的損耗很小，品質(zhì)因數(shù)很好。由于電流只有圓周方向的分量，故工作于該模式的波長計(jì)，活塞與腔壁之間的間隙，并不影響這種模式諧振腔的性能。3)諧振波長λ0第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二（3）TE111模1)場(chǎng)結(jié)構(gòu)TE111模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。在腔長時(shí)，圓柱腔的最低模是TE111模。其主要用途是中等精度寬波長計(jì)，如圖(b)所示。

第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2)諧振波長λ0第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二5.2介質(zhì)諧振器 一個(gè)由低損耗、高相對(duì)介電常數(shù)材料制成的小圓柱體或立方體，也能用做諧振器，這種諧振器稱為介質(zhì)諧振器。介質(zhì)諧振器有很多優(yōu)點(diǎn)，它成本低、尺寸和重量小、很容易與平面?zhèn)鬏斁€耦合、可以調(diào)諧諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)大，因此介質(zhì)諧振器成為射頻電路常用的器件。第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二

圓柱形介質(zhì)諧振器第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二

介質(zhì)諧振器的品質(zhì)因數(shù)可以通過諧振器存儲(chǔ)的能量與消耗在介質(zhì)中及輻射損耗的功率進(jìn)行計(jì)算。

假如輻射損耗比較小，則品質(zhì)因數(shù)近似為式中為介質(zhì)的損耗角正切。第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二

微帶電路中的介質(zhì)諧振器第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二5.3諧振器的激勵(lì)和耦合幾種諧振器的一些典型耦合技術(shù)如圖所示。諧振器的耦合第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二1臨界耦合耦合系數(shù)：

g<1，為欠耦合；

g=1，為臨界耦合；

g>1，為過耦合。第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.用縫隙耦合的微帶諧振器耦合系數(shù)為如果,則g<1，諧振器是欠耦合；如果，則g>1，諧振器是過耦合。第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二3小孔耦合諧振器小孔