微波技术基础9-其他形式的谐振器

1、微波谐振器,其他形式的谐振器,介质谐振器 开式谐振器,构成：由一小段长度为的圆形、矩形或者环形低损耗高介电常数且Q值高的、对温度变化稳定的介质波导制成。 优点：体积小，Q值高，温度稳定性好，成本低，便于集成。,介质谐振器,微波谐振器,微波谐振器介质谐振器,原理上类似于金属波导谐振器 ； 绝大部分场集中在谐振器内部； 介质谐振器外面有一定的边缘场。,与金属谐振器的异同：,求解方法：混合磁壁法，开波导法和变分法。,微波谐振器,将圆柱介质谐振器看成一段圆柱形介质波导，上下的空气区域看成截止波导，假设r = a为圆柱面的磁壁边界条件。,微波谐振器,孤立圆柱形介质谐振器,用混合磁壁法来求解TE模式的谐振

2、频率。,微波谐振器,TE模满足如下方程,场在介质内应呈驻波分布，在介质外为衰减状态。 用分离变量法可求得解为,微波谐振器,已假设r = a的圆柱面为磁壁，则该处的Hz必须为零，于 是有 =0，得介质波数： 在 的端面上，切向场必须连续，因此最终可求得 此即圆柱形介质谐振器TE模式的特征方程。 这样，圆柱介质谐振器TE模式可以表示成 ，最低次 模式为 模式。,m=0，1，2，；n=0，1，2,微波谐振器,孤立圆柱介质谐振器的 模式的场结构 实用的圆柱形介质谐振器多选用 模式工作，有以下特点： 电场和磁场都是圆对称的，与微带线耦合方便； 能量在介质谐振器内的集中程度高，其周围金属引入的损耗小，介质

3、谐振器置于微带线基片上的Q值变化小；,微波谐振器,模式容易辨认，其他性能比较容易精确的测量； Q值较高； 缺点是频率特性比较陡，模式介质谐振器的稳定调谐 带宽比较窄。 已知 ， 便可求出谐振频率 其无载Q值可以由下式近似计算： 介质谐振器的Q值一般为5000-10000,微波谐振器,使用开波导法求解圆柱形介质谐振器模式的谐振频率。 如图，将横截面分为几个区域。阴影区、中场忽略 不计。,微波谐振器,屏蔽的圆柱形介质谐振器,微波谐振器,MIC中介质谐振器与电路的耦合,微波谐振器,法布里珀罗谐振器（开式谐振器）,微波谐振器-法布里-珀罗谐振器,两块平行导体板构成TEM波驻波场。 条件： 该式中的场满

4、足边界条件,微波谐振器开式谐振器,工作原理,(考虑边界无穷大),由此可以得到 单位面积上的电场储能为 单位面积的磁场储能为 平行板之间的单位面积功率损耗为,微波谐振器开式谐振器,导体损耗的Q值为 结果说明，这种开式谐振腔的Q值与模数成正比，即随模 数增多而增大。 开式谐振器的稳定性 有限大开式谐振腔面临以下情况而产生不稳定（场发散）: 激励的波的传播方向与子轴平行； 两反射板不完全平行或反射板面不平整。,微波谐振器开式谐振器,解决方法：平行板变为曲面镜（球面镜）； 实质：将场（能量）限制在镜面轴线附近窄小区域内， 防止场发散。 几何光学证明满足以下条件时，图所示开式谐振腔可形 成稳定的模式：,

5、微波谐振器开式谐振器, 球面镜曲率半径, 纵轴模数 k=,式中，c 光速,d 腔距,当两曲面镜曲率半径相等时，谐振频率：,微波谐振器开式谐振器,直接耦合 直接耦合机构中，电磁波经导行机构耦合到谐振器的过程中，不会因耦合机构而改变模式，耦合机构仅起变换作用，可用一个变换器来等效。,微波谐振器,谐振器的激励与耦合,探针耦合和环耦合 电耦合 磁耦合,微波谐振器,孔耦合 孔耦合（又称为窗孔）应设置在谐振器与输入波导之间 以使谐振器中模式的场分量与输入波导的场分量一致。,微波谐振器,耦合的影响 影响有二： (1)在谐振器中引入一个电抗，使谐振器失谐，即使谐振频率改变 ； (2)在谐振器中引入一个电阻，使谐振器的能量损耗增大，从而使其Q值降低。 定义耦合系数：,微波谐振器, 称谐振器与馈线为欠耦合或松耦合; 称谐振器与馈线为临界耦合; 称谐振器与馈线为过耦合或紧耦合。,微波谐振器,根据耦合系数的大小，有三种耦合状态：,利用