微波电路与系统(谐振腔与耦合)

1、电子科技大学 贾宝富 博士微波电路与系统谐振腔与耦合谐振器腔体间的耦合结构n腔体间耦合结构的类型有两种类型。q电耦合；q磁耦合； 在对称面上分别设置为完全导电面(PEW)和完全导磁面(PMW)，在HFSS中用本征模求解器，得到的本征频率分别对应 和 ，耦合系数的模可以用下面的公式计算。耦合系数-电壁/磁壁法efmf2222ememffkff 对于对称耦合谐振器的情况，两个谐振器频率完全相同，这样可以将耦合谐振器从对称面劈开，如右图所示。K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。 而如果两个谐振器是非对称的，同样也可以采用相同的方法，将两谐振器从中间劈开，这时每一个谐振器在对称面上分别设置完全导电面

2、(PEW)和完全导磁面(PMW)，这时将得到四个本征频率， 和 这样，非对称耦合结构的耦合系数为耦合系数-电壁/磁壁法1ef1mf2ef2mf2222112222221122ememememffffkffff K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。感性膜片耦合nPerfect EnPerfect H222222229.939839.914480.00255369.939839.91448ememffKff容性膜片耦合nPerfect EnPerfect H222222229.938279.299390.06634659.938279.29939ememffKff耦合系数双模提取法 前面的分析是

3、分别提取两个频率 和 ，而对于耦合谐振器对，不管是对称结构的还是非对称结构的，也可以利用双模法提取两个模式之间的耦合系数。假设，谐振器1和谐振器2单独存在时的频率为 和 。在两个谐振器产生耦合时，谐振器1和谐振器2的频率分别变为 和 。则两个腔体的耦合系数计算公式为：efmf1f2f010212210201-ffffkffff 01f02fK为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。耦合系数双模提取法如果，谐振器耦合前的谐振频率相同，即：谐振器耦合系数的计算公式简化为：在耦合谐振器对同时存在的情况下，利用HFSS的本征模解算器，设置两个本征频率，这样一次性提取出两个频率。0102ff1212ffkf

4、 f K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。耦合系数极性的判定（1）n计算公式：n其中， 是对称面为电壁时的谐振频率； 是对称面为磁壁时的谐振频率；n对称面为电壁n对称面为磁壁ememffkffefmf对称面对称面0;0EE0;0HH感性膜片耦合n通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁nMode 1对称面磁场只有法向分量-磁壁对称面磁场只有切向分量-电壁nMode 2= 0 .0 0 2 3 7 5 1 1ememffkff容性膜片耦合n通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁nMode 1对称面磁场只有法向分量-磁壁对称面磁场只有切向分量-电壁nMode 2= 0 .0 6 7 3 5 2 9ememffkffn电场奇对称n电场偶对称耦合系数极性的判定（2）n计算公式：n其中， 电场沿对称面奇对称时的谐振频率； 电场沿对称面偶对称时的谐振频率；oeoeffkffofef对称面对称面对称面对称面感性膜片耦合n通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁nMode 1电场偶对称电场奇对称nMode 2= 0 .0 0 2 3 7 5 1 1oeoeffkff容性膜片耦合n通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁nMode 1nMode 2= 0 .0 6 7 3 5 2 9oeoeffkff电场偶对称电场奇对称腔体与外电路耦合n腔体与外电路耦合的结构类型主要有