微波谐振器复习课

1、第七章第七章 微波谐振器微波谐振器1谐振器的含义。谐振器的含义。2谐振器的基本参数和定义式。谐振器的基本参数和定义式。3谐振器的最大电能储能和最大谐振器的最大电能储能和最大 磁能储磁能储 能表达式和关系。能表达式和关系。4串联和并联谐振电路的品质因数表达式串联和并联谐振电路的品质因数表达式 及它们分别与及它们分别与R的关系。的关系。 传输线型谐振器特点。传输线型谐振器特点。5. 金属谐振腔的性质。金属谐振腔的性质。 微波谐振器通常由一定形状的微波谐振器通常由一定形状的“电壁电壁”或或“磁磁壁壁”限定的体积内，产生电磁振荡。限定的体积内，产生电磁振荡。最大电场储能量等于最大磁场储能量。最大电场储

2、能量等于最大磁场储能量。谐振器的基本参数谐振器的基本参数1 1、谐振波长、谐振波长 表征谐振器的振荡规律和存在条件。表征谐振器的振荡规律和存在条件。2 2、品质因数、品质因数02|Q谐振时谐振器内储存电磁能量一个周期内损耗的电磁能量0lWP2202inZRj L022/Rj LRj RQ 串联谐振电路串联谐振电路 000012memllWWWLQPPRRC202/ |1/inlZPIRLC1 1、谐振频率、谐振频率 2 2、品质因数、品质因数 0002mlWRQRCPL在谐振频率附近在谐振频率附近 00112/1/2inRZjQRjC 并联谐振电路并联谐振电路 1 1、 谐振模式及其场分布谐振

3、模式及其场分布在在TETEmnmn模和模和TMTMmnmn中横向电场中横向电场0( , , )( , )mnmnjzjzttE x y zEx yA eA e传播常数传播常数 222(/ )(/ )mnkmanb首先在首先在z=0处放一块金属处放一块金属板板( (全反射全反射),),则有则有 0tE 则则 AA 又在又在z zl l处方金属板，处方金属板，( , , )0tE x y l 矩形谐振腔矩形谐振腔0( , , )( , )2 sinttmnE x y lEx y Ajl 要求要求 (1,2,)mnpll谐振时腔边长等于半波导波长的整数倍谐振时腔边长等于半波导波长的整数倍矩形谐振腔的

4、截止波数矩形谐振腔的截止波数 222(/ )(/ )(/ )mnpkmanbplTETEmnpmnp和和TMTMmnpmnp 模式谐振频率模式谐振频率2mnpmnprrcfk 2g2mnpmnprrcfk 矩形谐振腔中有矩形谐振腔中有TETE谐振模和谐振模和TMTM谐振模，分别以谐振模，分别以TETEmnpmnp和和TMTMmnpmnp表示，存在无穷多个模式。其中下标表示，存在无穷多个模式。其中下标m m、n n和和p p分别表示场分量沿波导宽壁、窄壁和腔长度方分别表示场分量沿波导宽壁、窄壁和腔长度方向上分布的半个驻波数。在众多谐振模中，向上分布的半个驻波数。在众多谐振模中，TE101为为最低

5、谐振模。最低谐振模。0222211(1/)(1/)(1/)( /2 )cgcplTE101模的场结构模的场结构由于由于 222222101( / )( / )xyzkkkkal101222alal llpl10222palpal值得提出：如果是值得提出：如果是TETE10p10p模模只要作代换只要作代换 即可，这时有即可，这时有圆形金属谐振腔谐振频率圆形金属谐振腔谐振频率f fmnpmnp 2222(/ )(/ ) 2(/ )(/ ) 2mnpmnmnprrmnpmnmnprrcfuaplTEcfuapl TM 模模模模2222(/ ) (/ ) mnmnmnpmnmnmnpkuaTEkua

6、TM模模模模k 传播常数传播常数 谐振频率谐振频率 mnpl第八章第八章 常用微波元件常用微波元件1、双活塞的哑铃式短路器工作原理。、双活塞的哑铃式短路器工作原理。2、移相器和衰减器工作原理。、移相器和衰减器工作原理。3、铁氧体隔离器的散射矩阵。、铁氧体隔离器的散射矩阵。4、同轴、同轴-波导转换结构及原理，波导转换结构及原理，TEM-TE10模。模。5、三端口网络的散射矩阵性质。、三端口网络的散射矩阵性质。6、E面面T和和H面面T的性质。的性质。7、环行器的散射矩阵。、环行器的散射矩阵。8、证明理想环行器端口、证明理想环行器端口3接匹配负载，即可构成接匹配负载，即可构成 二端口隔离器。二端口隔

7、离器。9、 理想定向耦合器的散射矩阵。理想定向耦合器的散射矩阵。10、3dB桥网络的散射矩阵。桥网络的散射矩阵。11、魔、魔T的性质。的性质。1 1、非接触式短路器、非接触式短路器哑铃式短路器哑铃式短路器：在一段标准矩形波导中，安置两个或在一段标准矩形波导中，安置两个或多个直径为多个直径为D的圆柱形金属活塞，活塞之间用金属细的圆柱形金属活塞，活塞之间用金属细杆连接起来。杆连接起来。每节活塞与矩形波导构成了一段长度为每节活塞与矩形波导构成了一段长度为l1的的外矩内圆的外矩内圆的同轴线同轴线，它的，它的特性阻抗特性阻抗Zc1较低较低；而直径为；而直径为d长为长为l2的金的金属连杆与矩形波导也构成了

8、一段外矩内圆的同轴线，属连杆与矩形波导也构成了一段外矩内圆的同轴线，它的它的特性阻抗特性阻抗Zc2较高较高。具有两个活塞的哑铃短具有两个活塞的哑铃短路器的等效电路：路器的等效电路：设通过短路活塞漏到其后面的功设通过短路活塞漏到其后面的功率全被损耗性的材料吸收，而无率全被损耗性的材料吸收，而无反射波反射波( (相当于在活塞后面接有与矩相当于在活塞后面接有与矩形波导波型阻抗相等的匹配负载）形波导波型阻抗相等的匹配负载）根据四分之一阻抗变换器的公式知：从端面根据四分之一阻抗变换器的公式知：从端面c c向右看向右看去的输入阻抗为：去的输入阻抗为：23()cinccZZZ从端面从端面b b向右看去的输入

9、向右看去的输入阻抗为：阻抗为：222223()()cccinbinccZZ ZZZZ从端面从端面a a向右看去的输入向右看去的输入阻抗为：阻抗为：22211322()()cccinainbccZZ ZZZZ ZZc1和和Zc3与与Zc2相比要小得多，所以相比要小得多，所以(Zin)a是很小的量，是很小的量，即哑铃活塞的输入端面可近似为一个等效的短路面。即哑铃活塞的输入端面可近似为一个等效的短路面。上述分析忽略了不连续性影响，并有近似。上述分析忽略了不连续性影响，并有近似。 2. . 相移器和衰减器相移器和衰减器 相移器和衰减器是最基本的两种元件，它们可相移器和衰减器是最基本的两种元件，它们可以

10、起调节相移和衰减的作用。以起调节相移和衰减的作用。相移器 ArgSSeejj2100 衰减器LSdBSeell2010021log| 在波导中放置介质片在波导中放置介质片( (陶瓷、硅酸盐玻璃陶瓷、硅酸盐玻璃等材料等材料) )制成，如作制成，如作为衰减器这表面涂以为衰减器这表面涂以金属粉末，石墨粉等金属粉末，石墨粉等电阻性材料。电阻性材料。极化衰减器极化衰减器 特别要提及的是圆波导特别要提及的是圆波导( (采用采用TETE1111模模) )极化衰减器，极化衰减器，它利用高损耗材料的吸收片，将其中一种极化吸收掉。它利用高损耗材料的吸收片，将其中一种极化吸收掉。如图所示，它专门吸收如图所示，它专门

11、吸收u u向极化波。向极化波。qyuxu0 因此全部变换可写成因此全部变换可写成极化衰减器分析框图极化衰减器分析框图outoutxyEE22uvEE00alj lee11uvEEininxyEE我们可以用网络给出完整的分析我们可以用网络给出完整的分析( (输入输入v v 输出都是输出都是y y 向向极化极化) )。 2 21 1 cossinsincoscossinsincosx outuy outvux invx inEEEEEEEE也即也即具体问题中具体问题中E Ex inx in=0=0，则有，则有 cossincossin0sincossincos0ax outx iny outx i

12、nlj lEEEeEe222 2 cossinsincos ()sincos ()cossinalj lalj lalj lj lx outx iny outylinaeeEEEEeeeeee 22 cossiny outj laly inEeeE一般做到一般做到e e-al-al00，这时衰减，这时衰减这是极化衰减器的最基本的公式。这是极化衰减器的最基本的公式。 y y模式模式 u u模式模式 v v模式模式 20log40logcosy outy inELE maxL=8.686al50dB 极化衰减器的最大优点是与频率无关，所以它是宽带极化衰减器的最大优点是与频率无关，所以它是宽带器件。

13、器件。 3. 3. 铁氧体隔离器铁氧体隔离器 铁氧体隔离器也称单向器。铁氧体隔离器也称单向器。 当当 =90=90时理论衰减为时理论衰减为，实际上，实际上 22 cossiny outj laly inEeeE00 10S 注意：这是一种非互易网络注意：这是一种非互易网络S S1212S S2121。一般正向衰。一般正向衰减减0.5dB0.5dB，反向衰减，反向衰减20dB20dB。2020010 100aaS使用隔离器可以把负载由于不匹配造成的反射波在使用隔离器可以把负载由于不匹配造成的反射波在经过隔离器时被吸收掉，而不再返回信号源，使信经过隔离器时被吸收掉，而不再返回信号源，使信号源稳定地工作。号源稳定地工作。同轴同轴- -波导转换：为了提高转换效率，可调节探针深度波导转换：为了提高转换效率，可调节探针深度