圆柱形腔体谐振器
谐振电路在电子工程中起着非常重要的作用。在低频段,谐振电路通常由集总参数的电感和电容构成,即为LC谐振电路,其品质因数通常为数百。当频率升高到微波频段时,电路的尺寸与电磁波的波长可以比拟,集总参数谐振回路所需的元件(如电感和电容)的值太小,在工程上无法实现,普通的集总参数谐振回路在微波频率下不再适用。在微波频段,经常使用的谐振电路是微波腔体谐振器。
一般的微波腔体谐振器是由导体制成的封闭的空腔,电磁波在其中连续反射,如果模式和频率合适,就会产生驻波,即发生谐振现象。由于导体空腔谐振器是封闭系统,全部电磁场能量被限制在腔体内部,腔体本身无辐射损耗,且谐振腔属于分布参数电路,电路的表面积增加使其导体损耗减小,因此谐振腔的品质因数较集总参数谐振电路高得多。
微波谐振器的主要参数有两个:谐振频率(谐振波长)和品质因数Q。
圆形腔体谐振器的理论分析,当l=a时, T M 010 TM_{010} TM010是最低次模, T E 111 TE_{111} TE111是次低次模,且二者的谐振波长分别为:
λ T M 010 = 2.62 a \lambda_{TM_{010}}=2.62a λTM010=2.62a
λ T E 111 = = 1 ( 1 3.41 a ) 2 + ( 1 2 l ) 2 \lambda_{TE_{111}}==\frac{1}{\sqrt{(\frac{1}{3.41a} )^{2} +(\frac{1}{2l} )^{2} } } λTE111==(3.41a1)2+(2l1)21
T M 010 TM_{010} TM010模通常工作在分米和厘米波段,采用 T M 010 TM_{010} TM010模的圆形腔体谐振器,其有载品质因数可达到5000左右。 T M 010 TM_{010} TM010模的谐振波长与腔体长度无关,无法利用调节谐振腔长度的方法进行调谐,但在圆柱轴线方向引入一段细圆柱形导体或细圆柱形介质,可以使 T M 010 TM_{010} TM010模的场发生变化,通过改变细圆柱形导体/介质的长度,可以实现谐振腔体的调谐。这种谐振腔调谐方便,在工程上有广泛的应用。圆形波导谐振腔 T M 010 TM_{010} TM010模的场分布如图1所示
图1
T
E
111
TE_{111}
TE111模的主要用途是谐振腔波长计,场分布如图2所示
图2
该模的极化面不稳定,易因波导横截面的变形而偏转,出现同模极化简并现象。
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