第5章 微波諧振腔,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,矩形諧振腔是一種短路波導(dǎo)型的/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，TEmnp或TMmnp模的諧振頻率為,如果bad，則諧振主模（最低諧振頻率）為TE101模，它對應(yīng)一段短路波導(dǎo)長為g/2的TE10主模。TM波的主模為TM111模。,TE10p模的Q值,不考慮介質(zhì)損耗時，導(dǎo)體壁有損耗時諧振腔的Q值為,當(dāng)導(dǎo)體壁為理想時，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，總Q值為,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時諧振模的總Q值。 解：m=1, n=0, 利用 答案： p=1時，d=2.20cm, Q=1437 p=2時，d=4.40cm, Q=1518,圓柱形諧振腔的電磁場方程,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,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0 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 對于TEmnp振蕩模，當(dāng)m 0時,對于TM模，當(dāng)m 0，p 0時,當(dāng)m 0，p = 0時，,，式中D=2a。,圓柱形諧振腔中常用的幾種振蕩模,（1）TM010振蕩模,1)TM010振蕩模的場方程式,式中,。,2)TM010振蕩模的場結(jié)構(gòu)圖,TM010模的場結(jié)構(gòu)圖,3) 主要參數(shù)0，Q0及其特點,諧振波長0：,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振蕩模的場方程式,式中，,。,2) TE011模的場結(jié)構(gòu)圖,TE011模的場結(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，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0,（3）TE111模,1)場結(jié)構(gòu),TE111模的場結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。,在腔長 時，圓柱腔的最低模是TE111模。其主要用途是中等精度寬波長計，如圖(b)所示。,2) 諧振波長0,5.2 介質(zhì)諧振器,一個由低損耗、高相對介電常數(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，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。,圓柱形介質(zhì)諧振器,介質(zhì)諧振器的品質(zhì)因數(shù)可以通過諧振器存儲的能量與消耗在介質(zhì)中及輻射損耗的功率進(jìn)行計算。 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。,微帶電路中的介質(zhì)諧振器,5.3 諧振器的激勵和耦合,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,1 臨界耦合,耦合系數(shù)：,g1，為過耦合。,2. 用縫隙耦合的微帶諧振器,耦合系數(shù)為,如果 ,則g1，諧振器是欠耦合；,如果 ，則g1，諧振器是過耦合。,3 小孔耦合諧振