微波諧振器課件

第4章微波諧振器第4章微波諧振器1主要內(nèi)容4.1微波諧振器的類(lèi)型和分析方法4.2微波諧振器基本參量4.3矩形諧振腔4.4圓柱形諧振腔4.5同軸線諧振腔4.6其它類(lèi)型微波諧振器主要內(nèi)容4.1微波諧振器的類(lèi)型和分析方法24.1微波諧振器的類(lèi)型和分析方法1．微波諧振器的類(lèi)型傳輸線型的諧振器:矩形諧振器、圓柱形諧振器和同軸諧振器等

非傳輸線型的諧振器:環(huán)形諧振器、混合同軸線型諧振器，以及其它形狀(如球形、槽形、扇形)的諧振器4.1微波諧振器的類(lèi)型和分析方法1．微波諧振器的類(lèi)型32．微波諧振器的分析方法有些微波諧振器的分析方法可等效為L(zhǎng)C諧振回路，采用集中參數(shù)LC諧振回路分析方法來(lái)分析:比較簡(jiǎn)單、易于理解和接受。幾何形狀比較有規(guī)則的諧振器才可得解析解:波動(dòng)方程求解+電磁邊界條件和初始條件.幾何形狀較復(fù)雜的諧振器:數(shù)值計(jì)算的方法來(lái)解決.2．微波諧振器的分析方法有些微波諧振器的分析方法可等效為L(zhǎng)C44.2微波諧振器基本參量諧振頻率

(或諧振波長(zhǎng))，品質(zhì)因數(shù)，以及與諧振器中有功損耗有關(guān)的諧振電導(dǎo)(或電阻).

4.2.1諧振頻率與諧振波長(zhǎng)1.電納法概念：諧振時(shí)諧振器的總電納為零來(lái)確定諧振頻率的方法。原理與步驟

4.2微波諧振器基本參量諧振頻率(或諧振波長(zhǎng))，品質(zhì)因數(shù)5在諧振時(shí),諧振器內(nèi)電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量自行相互轉(zhuǎn)換，故諧振器內(nèi)總的電納為零。求解步驟：(1)選取某個(gè)適當(dāng)位置作為參考面，求出其等效電路。(2)把所有的電納都?xì)w到此參考面上。(3)諧振時(shí),此參考面上總的電納為零.例題：在諧振時(shí),諧振器內(nèi)電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量自行相互轉(zhuǎn)換，故諧振器內(nèi)6圖4-2-1a所示，同軸線諧振腔長(zhǎng)為l，諧振模式(或工作模式)為T(mén)EM模。一端短路，另一端開(kāi)路但內(nèi)外導(dǎo)體非常接近。同軸線諧振腔一端短路：等效為終端短路的傳輸線。一端開(kāi)路：內(nèi)外導(dǎo)體非常接近可等效為一電容。諧振腔的等效電路如圖4-2-1b所示。若選參考面在開(kāi)路端，如圖4-2-1b所示。則諧振時(shí)總電納B為零，即圖4-2-1b圖4-2-1a圖4-2-1a所示，同軸線諧振腔長(zhǎng)為l，諧振模式(或工作模式7可以利用如圖4-2-3所示的曲線圖來(lái)確定

圖4-2-3方程求解當(dāng)給定了腔體諧振頻率、加載電容和特性阻抗Z0時(shí)，即可求出腔體尺寸可以利用如圖4-2-3所示的曲線圖來(lái)確定圖4-2-3方程8注意：交點(diǎn)無(wú)窮多個(gè)如圖所示圖4-2-3(a)，對(duì)應(yīng)著無(wú)窮多個(gè)諧振頻率，這說(shuō)明微波諧振腔具有多諧性，也就是說(shuō)，當(dāng)腔體尺寸固定不變時(shí)，有多個(gè)頻率諧振。這種多諧性是與低頻諧振回路不同的。另外有無(wú)窮多個(gè)l滿足諧振條件，具有多個(gè)不同幾何尺寸的諧振腔對(duì)應(yīng)同一個(gè)諧振頻率。注意：交點(diǎn)無(wú)窮多個(gè)如圖所示圖4-2-3(a)，對(duì)應(yīng)著無(wú)窮多個(gè)92．相位法概念：根據(jù)電磁波在諧振器內(nèi)來(lái)回地反射時(shí)，入射波與反射波相疊加諧振時(shí)所應(yīng)滿足的相位關(guān)系來(lái)確定諧振頻率的方法。當(dāng)兩行波場(chǎng)在諧振器內(nèi)任意一點(diǎn)相疊加時(shí)，若其相位差為的整數(shù)倍(同相)時(shí)，就產(chǎn)生了諧振。

例題設(shè)電磁波在諧振腔兩端(Z1和Z2)處反射系數(shù)的相角分別為1和2(全反射的反射系數(shù)的模均為1)，行波的相移常數(shù)為，諧振器的長(zhǎng)度為l。求解諧振頻率2．相位法概念：根據(jù)電磁波在諧振器內(nèi)來(lái)回地反射時(shí)，入射波與反10入射波經(jīng)過(guò)z1、z2反射回到原位置時(shí)的相位差為：對(duì)于無(wú)色散波型對(duì)于色散波型許多不同的p對(duì)應(yīng)許多不同諧振波型(振蕩模)，對(duì)應(yīng)著許多不同的諧振頻率，此即所謂微波諧振器的多諧性。入射波經(jīng)過(guò)z1、z2反射回到原位置時(shí)的相位差為：對(duì)于無(wú)色散波113．集中參數(shù)法概念：集中參數(shù)法是指根據(jù)諧振器等效電路中的電感和電容來(lái)確定諧振頻率的方法。解法與例題講解3．集中參數(shù)法概念：集中參數(shù)法是指根據(jù)諧振器等效電路中的電感12環(huán)形腔中的電場(chǎng)可近似認(rèn)為主要集中于腔內(nèi)圓柱體的端面相與之相對(duì)的腔體底部?jī)?nèi)表面之間的區(qū)域內(nèi)(略去邊緣電容)，并可近似地看作平板電容C。環(huán)形腔中的磁場(chǎng)可近似地認(rèn)為主要集中于腔內(nèi)圓柱體周?chē)沫h(huán)形體積內(nèi)，設(shè)該體積內(nèi)總的磁通量為，沿圓柱體表面流動(dòng)的高頻電流的幅值I為，則等效電感L為于是諧振頻率環(huán)形腔中的電場(chǎng)可近似認(rèn)為主要集中于腔內(nèi)圓柱體的端面相與之相對(duì)13調(diào)諧方法：電感和電容。如果在腔的外表面(柱形面)上安置一些可以沿徑向(R方向)移動(dòng)的金屬螺桿，當(dāng)螺桿向腔內(nèi)旋進(jìn)時(shí)，則半徑縮小了，磁場(chǎng)削弱，等效電感減少，從而使諧振頻率增大；反之，等效電感增加，諧振頻率下降。這種方法稱(chēng)為電感調(diào)諧法。如果沿著腔體軸線移動(dòng)腔內(nèi)的圓柱體，以改變其端面與腔體底部?jī)?nèi)表面之間的距離，從而使等效電容發(fā)生變化、即諧振頻率發(fā)生了變化；這種調(diào)諧方法稱(chēng)電容調(diào)諧法。環(huán)形諧振腔的工作頻帶較窄，固有品質(zhì)因數(shù)也較低；這種腔主要用作產(chǎn)生微波振蕩的速調(diào)管中的諧振回路。調(diào)諧方法：電感和電容。144.場(chǎng)解法當(dāng)諧振腔的形狀、尺寸和填充介質(zhì)給定時(shí)，根據(jù)電磁場(chǎng)的邊界條件對(duì)電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程求解，得到一系列本征值K，由此可以確定諧振腔的諧振頻率的方法，我們稱(chēng)之為場(chǎng)解法。

一般地講，不同的本征值對(duì)應(yīng)不同的諧振模(不同的場(chǎng)結(jié)構(gòu))，也即對(duì)應(yīng)著不同的諧振頻率即＝4.場(chǎng)解法當(dāng)諧振腔的形狀、尺寸和填充介質(zhì)給定時(shí)，根據(jù)電磁場(chǎng)154.2.2品質(zhì)因數(shù)和低頻LC諧振回路一樣，微波諧振器品質(zhì)因數(shù)有固有(空載)品質(zhì)因數(shù)和有載品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)是表征諧振器的損耗的大小、頻率選擇性的強(qiáng)弱和工作穩(wěn)定度的一個(gè)重要參數(shù)。微波諧振器的要比集總參數(shù)的低頻諧振回路的高得多。4.2.2品質(zhì)因數(shù)和低頻LC諧振回路一樣，微波諧振器品質(zhì)因161．固有(空載)品質(zhì)因數(shù)概念：固有品質(zhì)因數(shù)Q0可定義為諧振器總的儲(chǔ)存能量WT與一周期(T)內(nèi)諧振器總損耗的能量WL之比，具體表達(dá)式為如果設(shè)PL為一周期內(nèi)諧振器中的平均損耗功率，則有WL=PLT，品質(zhì)因數(shù)Q0可寫(xiě)為：1．固有(空載)品質(zhì)因數(shù)概念：固有品質(zhì)因數(shù)Q0可定義為諧振器17式中r是諧振角頻率。顯然，Q0愈大，表示損耗愈小、頻率選擇性愈強(qiáng)、工作穩(wěn)定度高，但工作頻帶較窄；Q0愈小，則情況相反。諧振時(shí),諧振腔的電磁場(chǎng)總儲(chǔ)能為諧振器的損耗只有壁電流的熱損耗時(shí)，其功率損耗為：

式中r是諧振角頻率。顯然，Q0愈大，表示損耗愈小、頻率選擇18諧振器的品質(zhì)因數(shù)Q0可表示為：2．有載品質(zhì)因數(shù)概念：同樣，有載品質(zhì)因數(shù)QL可定義為諧振器總的儲(chǔ)存能量WT與一周期(T)內(nèi)諧振器總損耗的能量WL之比，具體表達(dá)式為如果為諧振器為諧振器本身的損耗功率，為外界負(fù)載上損耗功率，則表達(dá)式為諧振器的品質(zhì)因數(shù)Q0可表示為：2．有載品質(zhì)因數(shù)概念：同樣，19或稱(chēng)為耦合(或稱(chēng)外部)品質(zhì)因數(shù)。3.等效電導(dǎo)G0等效電導(dǎo)G0是表征諧振器功率損耗特性的參量。

或稱(chēng)為耦合(或稱(chēng)外部)品質(zhì)因數(shù)。3.等效電導(dǎo)G0204.3矩形諧振腔

引言將一段矩形波導(dǎo)管兩端用金屬板封閉起來(lái)，就構(gòu)成了所謂的矩形諧振腔如圖4-3-1所示。矩形諧振腔就是一段有限長(zhǎng)度的矩形波導(dǎo)。方法：矩形波導(dǎo)場(chǎng)解法圖4-3-14.3矩形諧振腔引言圖4-3-121分析步驟(1)入射波和反射波的疊加形式:諧振腔是一段兩端封閉的波導(dǎo)，所以，諧振腔中的場(chǎng)是兩個(gè)傳播方向相反的行波場(chǎng)的疊加(兩端金屬板反射波的緣故)。(2)求解縱向傳播常數(shù):在兩端金屬板運(yùn)用電磁場(chǎng)邊界條件，確定場(chǎng)的表達(dá)式縱向傳播常數(shù)。(3)利用場(chǎng)表達(dá)式求解諧振腔的場(chǎng)分布(結(jié)構(gòu)和振蕩模式)，求解諧振頻率和諧振波長(zhǎng)等主要特性參數(shù)。分析步驟224.3.1

TEmnp諧振模式1.電磁場(chǎng)量表達(dá)式矩形波導(dǎo)TEmn模磁場(chǎng)的縱向分量Hz為

由此矩形波導(dǎo)諧振腔磁場(chǎng)的縱向分量

Hz為

根據(jù)電磁場(chǎng)邊界條件確定有關(guān)參數(shù)(4-3-1)4.3.1TEmnp諧振模式1.電磁場(chǎng)量表達(dá)式由此矩形波導(dǎo)23第一個(gè)邊界條件：在z=0的位置(第一個(gè)短路板處)，根據(jù)電磁場(chǎng)邊界條件應(yīng)有:。即令式(4-3-1)在z＝0時(shí)等于零，可得

式（4-3-1）可寫(xiě)為第一個(gè)邊界條件：式（4-3-1）可寫(xiě)為24即令式(4-3-2)在z＝l時(shí)等于零，可得

第二個(gè)邊界條件：在z=l的位置(第二個(gè)短路板處)，根據(jù)電磁場(chǎng)邊界條件應(yīng)有:。

或矩形諧振腔模磁場(chǎng)的縱向分量的表示式為即令式(4-3-2)在z＝l時(shí)等于零，可得第二個(gè)邊界條件：25其中p=1,2,3…，Hmnp＝－j2Hmn＋。于是橫向場(chǎng)分量表達(dá)式如下：

其中p=1,2,3…，Hmnp＝－j2Hmn＋。于是橫向場(chǎng)分26掌握點(diǎn)：mnp含義和最低模式、較低模式分布特征。2．最低振蕩模式TE101在矩形波導(dǎo)中，主模為T(mén)E10，顯然，微波諧振腔TEmnp的主模（最低振蕩模式）為T(mén)E101。掌握點(diǎn)：2．最低振蕩模式TE101在矩形波導(dǎo)中，主模為T(mén)E127場(chǎng)分布場(chǎng)分布283.基本參量計(jì)算1)諧振頻率和諧振波長(zhǎng)3.基本參量計(jì)算1)諧振頻率和諧振波長(zhǎng)29諧振頻率和諧振波長(zhǎng)分別為諧振頻率和諧振波長(zhǎng)分別為30取不同的m，n，p值，矩形諧振腔(器)對(duì)應(yīng)不同的諧振頻率和諧振波長(zhǎng)，矩形諧振腔具有多諧性。對(duì)于矩形諧振腔，在腔體(內(nèi)部)尺寸滿足l>a>b的條件下，TE101模的諧振波長(zhǎng)最長(zhǎng)，是諧振腔的主模。這種振蕩模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，因此它的應(yīng)用范圍也最廣。2)品質(zhì)因數(shù)Q0取不同的m，n，p值，矩形諧振腔(器)對(duì)應(yīng)不同的諧振頻率和諧31

由于在矩形諧振腔體前后壁的內(nèi)表面上，切向磁場(chǎng)有Hx，則由于在矩形諧振腔體前后32在矩形諧振腔體兩個(gè)側(cè)壁(x=0,x=a)的內(nèi)表面上，切向磁場(chǎng)有Hz，則在矩形諧振腔體上下兩個(gè)壁的內(nèi)表面上，切向磁場(chǎng)有Hx和Hz，則在矩形諧振腔體兩個(gè)側(cè)壁(x=0,x=a)的內(nèi)表面上，切向磁場(chǎng)33由此得由此得34則TE101模的品質(zhì)因數(shù)Q0為

則TE101模的品質(zhì)因數(shù)Q0為354.3.2TMmnp諧振模式1.TMmnp諧振模式電磁場(chǎng)表達(dá)式行波狀態(tài)下矩形波導(dǎo)中模電場(chǎng)的縱向分量為

為

由此可得諧振腔內(nèi)電場(chǎng)的縱向分量:4.3.2TMmnp諧振模式1.TMmnp諧振模式電磁場(chǎng)36根據(jù)橫向場(chǎng)分量和縱向場(chǎng)分量的關(guān)系式可知橫向電場(chǎng)Ex的表達(dá)式為：同樣利用邊界條件可得這樣式（4-3-11）可寫(xiě)為（4-3-11）根據(jù)橫向場(chǎng)分量和縱向場(chǎng)分量的關(guān)系式可知橫向電場(chǎng)Ex的表達(dá)式為37同樣，在與z=0處相距l(xiāng)(l為腔體內(nèi)的長(zhǎng)度)的位置(短路板處)，有，將其代入式(4-3-12)可得

(p=0,1,2,…)或由此，可得到矩形諧振腔內(nèi)的模電場(chǎng)的縱向分量的表示式為同樣，在與z=0處相距l(xiāng)(l為腔體內(nèi)的長(zhǎng)度)的位置(短路板處38掌握點(diǎn)：mnp含義；最低模式和較低模式場(chǎng)分布2.TMmnp最低諧振模式對(duì)于不同m，n，p的值，就分別對(duì)應(yīng)于不同振蕩模式，具有多諧振性。顯然，最低模式為T(mén)M110，其表達(dá)式為掌握點(diǎn)：2.TMmnp最低諧振模式對(duì)于不同m，n，p的值，39微波諧振器課件403.基本參量1）諧振頻率和諧振波長(zhǎng)3.基本參量1）諧振頻率和諧振波長(zhǎng)41諧振頻率和諧振波長(zhǎng)2)固有品質(zhì)因數(shù)

品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算方法和一樣，在此不再重復(fù)，只把結(jié)果給出，僅供參考。諧振頻率和諧振波長(zhǎng)2)固有品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)42微波諧振器課件434.4圓柱形諧振腔引言圓柱諧振腔是一段長(zhǎng)度為l，兩端短路(封閉)的圓波導(dǎo)。分析方法：場(chǎng)解法4.4圓柱形諧振腔引言444.4.1TMmnp諧振模式1.TMmnp模電磁場(chǎng)的表達(dá)式圓波導(dǎo)縱向分量的表示式

于是圓柱諧振腔縱向分量的表示式

根據(jù)邊界條件來(lái)確定參數(shù)

4.4.1TMmnp諧振模式1.TMmnp模電磁場(chǎng)的表達(dá)45Ez在前后兩擋板存在，利用橫向場(chǎng)邊界條件來(lái)求解：第一個(gè)擋板位置在z=0，則邊界條件可求得

＝Ez在前后兩擋板存在，利用橫向場(chǎng)邊界條件來(lái)求解：第一個(gè)擋板位46第二短路板在z=l，同樣根據(jù)邊界條件這樣TMmnp諧振模式電場(chǎng)的縱向分量的表達(dá)式為

可得第二短路板在z=l，同樣根據(jù)邊界條件這樣TMmnp諧振模式電47掌握點(diǎn)：mnp含義和最低模式、較低模式場(chǎng)分布對(duì)于多個(gè)m，n，p值，對(duì)應(yīng)于多個(gè)諧振模式，具有多諧性。這些模式的線形疊加同樣滿足邊界條件，也是諧振腔的場(chǎng)解。

2．TMmnp最低諧振模式

TM010場(chǎng)表達(dá)式：掌握點(diǎn)：2．TMmnp最低諧振模式48場(chǎng)分布3．基本參量1)諧振頻率和諧振波長(zhǎng)

場(chǎng)分布3．基本參量1)諧振頻率和諧振波長(zhǎng)49微波諧振器課件502）品質(zhì)因數(shù)Q0模式的固有品質(zhì)因數(shù)Q0可由下式求得TM010模式的固有品質(zhì)因數(shù)Q0為2）品質(zhì)因數(shù)Q0模式的固有品質(zhì)因數(shù)Q0可由下式求得TM01514.4.2TEmnp諧振模式1.電磁場(chǎng)表達(dá)式由于在行被狀態(tài)下圓波導(dǎo)中TEmnp模磁場(chǎng)的縱向分量Hz為圓柱諧振腔中磁場(chǎng)的縱向分量的表示式為根據(jù)邊界條件求參數(shù)(4-4-10)4.4.2TEmnp諧振模式1.電磁場(chǎng)表達(dá)式圓柱諧振腔中磁52根據(jù)邊界條件可得于是式(4-4-10)可寫(xiě)為

另塊短路板上，根據(jù)邊界條件得根據(jù)邊界條件可得于是式(4-4-10)可寫(xiě)為另塊短路板上，53圓柱諧振腔內(nèi)TEmnp模磁場(chǎng)的縱向分量的表達(dá)式為對(duì)于不同m，n，p值，對(duì)應(yīng)不同諧振模式TEmnp,這些模式的線性疊加也是滿足邊界條件的場(chǎng)解。掌握點(diǎn)：mnp含義，最低、較低模式場(chǎng)分布圓柱諧振腔內(nèi)TEmnp模磁場(chǎng)的縱向分量的表達(dá)式為對(duì)于不同m542．TEmnp最低諧振模式由于圓波導(dǎo)TEmn模式的最低模式為T(mén)E11，所以圓柱諧振腔的TEmnp模式的最低模式為T(mén)E111。

2．TEmnp最低諧振模式由于圓波導(dǎo)TEmn模式的最低模式為55微波諧振器課件563.基本參量1）諧振頻率和諧振波長(zhǎng)3.基本參量572)品質(zhì)因數(shù)非理想腔壁無(wú)耗介質(zhì)的TEmnp諧振模式圓柱形腔的品質(zhì)因數(shù)Q值為2)品質(zhì)因數(shù)非理想腔壁無(wú)耗介質(zhì)的TEmnp諧振模式圓柱形腔584.4.3諧振頻率與模式圖1．模式圖4.4.3諧振頻率與模式圖1．模式圖59如果用Xmn代替以上各式中的‘mn和mn，則可以把諧振頻率、諧振波長(zhǎng)寫(xiě)成式中是腔體的內(nèi)直徑。為T(mén)EM波在腔內(nèi)介質(zhì)中的相速。如果時(shí)空氣則

如果用Xmn代替以上各式中的‘mn和mn，則可以把諧60斜率相同顯然，(frD)2

和

(D/d)2

成線性關(guān)系斜率：(vp/2)2截距：(vXnm/)2TM010,TM110,TM210.TE111,TM011TE211,TE011,TM111,TE311,TM211.斜率相同顯然，(frD)2和(D/d)2成線性關(guān)系TM61截距相同：相交截距相同：相交622．圓柱諧振腔設(shè)計(jì)

(1)首先確定所設(shè)計(jì)圓柱諧振腔的工作模式和工作頻率范圍(fmax和fmin)。(2)在模式圖中選取該工作模式曲線(或稱(chēng)調(diào)諧曲線)，并在調(diào)諧曲線上確定一點(diǎn)P。從而確定該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的(fminD)2和(D/l)2min。(3)根據(jù)P點(diǎn)所確定的(fminD)2和(D/l)2min值求出圓柱諧振腔內(nèi)直徑D和腔長(zhǎng)l，不過(guò)此時(shí)的腔長(zhǎng)為最大值lmax。(4)根據(jù)圓柱諧振腔內(nèi)直徑D和工作頻率最大值(fmax)在工作模式曲線(或諧振曲線)上確定P點(diǎn)(fmaxD)2，同時(shí)也就求出了(D/l)2max，由此確定了腔長(zhǎng)的最小值lmin。(5)P和P

兩點(diǎn)之間的連線為對(duì)角線的矩形區(qū)域稱(chēng)工作方塊。

2．圓柱諧振腔設(shè)計(jì)(1)首先確定所設(shè)計(jì)圓柱諧振腔的工作模式63所謂工作方塊就是在模式圖上以選定的模式所對(duì)應(yīng)的直線為對(duì)角線，由腔長(zhǎng)(D/l)2和頻率(frD)2變化范圍所組成的方框。工作方塊確定了，就意味著圓柱諧振腔諧振頻率、幾何尺寸變化范圍都確定下來(lái)了。在諧振曲線上選定中心點(diǎn)O得到(f0D)2和(D/l)20值。利用模式圖可以確定圓柱形諧振腔單模工作區(qū)。諧振腔中的模式干擾根據(jù)m、n和p值不同有下列幾種情況如圖4-4-5所示。所謂工作方塊就是在模式圖上以選定的模式所對(duì)應(yīng)的直線為對(duì)角線，64一般干擾型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n不同，但p相同的模式稱(chēng)一般干擾模式。表現(xiàn)在模式圖上，模式直線與所選定的工作模式調(diào)諧直線相平行的模式。這種干擾模式出現(xiàn)時(shí)，當(dāng)外加頻率給定時(shí)，它會(huì)使調(diào)諧活塞在多個(gè)不同位置上產(chǎn)生諧振；或者，當(dāng)活塞的位置固定時(shí)，有多個(gè)不同頻率使腔體產(chǎn)生諧振。一般干擾型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n不同，但65自干擾型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n相同，但p不相同的模式稱(chēng)自干擾模式。這種干擾模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)在腔的橫截面內(nèi)與所選定的工作模式具有相同的分布規(guī)律，但縱向場(chǎng)結(jié)構(gòu)不相同的模式；表現(xiàn)在模式圖上，干擾模式與所選定的工作模式相交于相同截距。這種干擾模式特點(diǎn)是：與工作模式耦合最強(qiáng)，而且很難在不影響工作模式的情況下把它抑制掉，因此設(shè)計(jì)時(shí)使其不要落入工作方塊內(nèi)。自干擾型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n相同，但p66交叉型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n和p都不相同，但在工作方塊內(nèi)，與所選定的工作模式的調(diào)諧直線相交的模式，稱(chēng)交叉干擾模式。這種干擾模式的特點(diǎn)是：場(chǎng)結(jié)構(gòu)與所選定工作模式場(chǎng)結(jié)構(gòu)完全不同，在交叉點(diǎn)處，與工作模式諧振于同一個(gè)頻率，在交叉點(diǎn)以外的區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生和一般干擾波型相同的影響。所以該類(lèi)干擾模式的存在會(huì)降低腔的固有品質(zhì)因數(shù)和諧振強(qiáng)度，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免使其落入工作方塊內(nèi)，特別是難以抑制的交叉干擾模式。交叉型：m、n和p值中，與選定的工作模式的m、n和p都不相67簡(jiǎn)并型：諧振模式是簡(jiǎn)并型的，即調(diào)諧直線與所選定的工作模式的調(diào)諧直線完全重合、諧振頻率完全相同、但場(chǎng)結(jié)構(gòu)完全不同的模式。這種干擾模式特點(diǎn)是：使諧振腔的固有品質(zhì)因數(shù)降低。然而，由于該類(lèi)干擾模式與所選定的工作模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)完全不同，因此比較容易抑制。簡(jiǎn)并型：諧振模式是簡(jiǎn)并型的，即調(diào)諧直線與所選定的工作模式的調(diào)684.4.4圓柱形諧振腔中的常用三種模式1.模式

和模式相比，當(dāng)腔體的長(zhǎng)度（a為腔體半徑）時(shí)是圓柱形腔中的主模.諧振頻率為4.4.4圓柱形諧振腔中的常用三種模式1.模式和69可見(jiàn)諧振頻率fr與長(zhǎng)度l有關(guān)，因此可采用短路活塞調(diào)節(jié)長(zhǎng)度l來(lái)調(diào)諧。由于該模式為主模，故單模工作的頻帶較寬，若采取某些抑制干擾模的措施之后，其頻寬比可達(dá)1.5：1。工作于模的腔體，其體積較小。但是當(dāng)腔體加工不完善而使其橫截面稍呈橢圓形時(shí)，這種模式容易出現(xiàn)極化簡(jiǎn)并模式，引起測(cè)量誤差，應(yīng)用受到一定限制。另外，在同樣的情況下，它的Q值不及TE011模的值高(約為后者的一半左右)，工作于模的諧振腔適宜做精度要求不太高的波長(zhǎng)計(jì)。可見(jiàn)諧振頻率fr與長(zhǎng)度l有關(guān)，因此可采用短路活塞調(diào)節(jié)長(zhǎng)度l來(lái)702．TM010模式和諧振模式TE111相比，當(dāng)l<2.1a時(shí)，TM010模式是圓柱形腔的主模。其諧振波長(zhǎng)為0=2.62a該模式在中心軸線附近有很強(qiáng)的縱向電場(chǎng)，因此可以有效地與在中心軸線上縱向穿過(guò)諧振腔的電子束相互作用，常用作電子加速器的加速腔。這種腔的場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，具有明顯的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的集中區(qū)域，常被用作參量放大器的振蕩腔和介質(zhì)測(cè)量的微擾腔。

2．TM010模式和諧振模式TE111相比，當(dāng)l<2.1a時(shí)71這種腔的變形還可以構(gòu)成一種環(huán)形腔。環(huán)形腔是一種非傳輸線型諧振腔。它的結(jié)構(gòu)是在圓柱諧振腔軸線附近電場(chǎng)集中區(qū)域?qū)⒍吮陂g距離d縮短，如圖4-4-6所示。如果腔體尺寸滿足條件d<<l，a、l<<，則可認(rèn)為腔體中的電場(chǎng)主要集中在中央兩端面之間，磁場(chǎng)集中在環(huán)形空間內(nèi)。這樣可把該腔看成是集中電容C和集中電感L構(gòu)成的諧振回路。環(huán)形腔的調(diào)諧方法可分為電感調(diào)諧和電容調(diào)諧兩種。電感調(diào)諧是通過(guò)腔的外圓柱上開(kāi)的小孔可插入調(diào)諧螺釘來(lái)改變L的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電容調(diào)諧是通過(guò)改變中心區(qū)域端面間距d來(lái)改變電容C來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是，環(huán)形腔的Q0值一般比與圓柱形腔的要低。這種腔的變形還可以構(gòu)成一種環(huán)形腔。環(huán)形腔是一種非傳輸線型諧振723.TE011模式這種模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)電場(chǎng)只有方向的分量，磁場(chǎng)有r和z方向的分量，沒(méi)有方向的分量如圖4-4-7所示。所有場(chǎng)量沿圓周方向均勻分布，與角度變化無(wú)關(guān)。在縱向上具有一個(gè)半個(gè)純駐波，在半徑上呈貝塞爾函數(shù)變化形式，也具有半個(gè)純駐波特性。圖4-4-73.TE011模式這種模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)電場(chǎng)只有方向的分量，磁場(chǎng)73可見(jiàn)，在腔體側(cè)壁和兩個(gè)端壁的內(nèi)表面上只有方向的電流，再加上無(wú)極化簡(jiǎn)并模式存在，損耗小，并且隨著頻率的升高而減小，因此品質(zhì)因數(shù)高。另外，從電流分布可看出側(cè)壁與端壁之間沒(méi)有電流通過(guò)，所以可利用非接觸式活塞進(jìn)行調(diào)諧，以便減少腔體之間磨損，而且這種調(diào)諧方式也可以削弱部