微波諧振器復(fù)習(xí)課

1、第七章第七章 微波諧振器微波諧振器1諧振器的含義。諧振器的含義。2諧振器的基本參數(shù)和定義式。諧振器的基本參數(shù)和定義式。3諧振器的最大電能儲能和最大諧振器的最大電能儲能和最大 磁能儲磁能儲 能表達(dá)式和關(guān)系。能表達(dá)式和關(guān)系。4串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)表達(dá)式串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)表達(dá)式 及它們分別與及它們分別與R的關(guān)系。的關(guān)系。 傳輸線型諧振器特點(diǎn)。傳輸線型諧振器特點(diǎn)。5. 金屬諧振腔的性質(zhì)。金屬諧振腔的性質(zhì)。 微波諧振器通常由一定形狀的微波諧振器通常由一定形狀的“電壁電壁”或或“磁磁壁壁”限定的體積內(nèi)，產(chǎn)生電磁振蕩。限定的體積內(nèi)，產(chǎn)生電磁振蕩。最大電場儲能量等于最大磁場儲能量。最大電場儲

2、能量等于最大磁場儲能量。諧振器的基本參數(shù)諧振器的基本參數(shù)1 1、諧振波長、諧振波長 表征諧振器的振蕩規(guī)律和存在條件。表征諧振器的振蕩規(guī)律和存在條件。2 2、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)02|Q諧振時(shí)諧振器內(nèi)儲存電磁能量一個(gè)周期內(nèi)損耗的電磁能量0lWP2202inZRj L022/Rj LRj RQ 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路 000012memllWWWLQPPRRC202/ |1/inlZPIRLC1 1、諧振頻率、諧振頻率 2 2、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù) 0002mlWRQRCPL在諧振頻率附近在諧振頻率附近 00112/1/2inRZjQRjC 并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路 1 1、 諧振模式及其場分布諧振

3、模式及其場分布在在TETEmnmn模和模和TMTMmnmn中橫向電場中橫向電場0( , , )( , )mnmnjzjzttE x y zEx yA eA e傳播常數(shù)傳播常數(shù) 222(/ )(/ )mnkmanb首先在首先在z=0處放一塊金屬處放一塊金屬板板( (全反射全反射),),則有則有 0tE 則則 AA 又在又在z zl l處方金屬板，處方金屬板，( , , )0tE x y l 矩形諧振腔矩形諧振腔0( , , )( , )2 sinttmnE x y lEx y Ajl 要求要求 (1,2,)mnpll諧振時(shí)腔邊長等于半波導(dǎo)波長的整數(shù)倍諧振時(shí)腔邊長等于半波導(dǎo)波長的整數(shù)倍矩形諧振腔的

4、截止波數(shù)矩形諧振腔的截止波數(shù) 222(/ )(/ )(/ )mnpkmanbplTETEmnpmnp和和TMTMmnpmnp 模式諧振頻率模式諧振頻率2mnpmnprrcfk 2g2mnpmnprrcfk 矩形諧振腔中有矩形諧振腔中有TETE諧振模和諧振模和TMTM諧振模，分別以諧振模，分別以TETEmnpmnp和和TMTMmnpmnp表示，存在無窮多個(gè)模式。其中下標(biāo)表示，存在無窮多個(gè)模式。其中下標(biāo)m m、n n和和p p分別表示場分量沿波導(dǎo)寬壁、窄壁和腔長度方分別表示場分量沿波導(dǎo)寬壁、窄壁和腔長度方向上分布的半個(gè)駐波數(shù)。在眾多諧振模中，向上分布的半個(gè)駐波數(shù)。在眾多諧振模中，TE101為為最低

5、諧振模。最低諧振模。0222211(1/)(1/)(1/)( /2 )cgcplTE101模的場結(jié)構(gòu)模的場結(jié)構(gòu)由于由于 222222101( / )( / )xyzkkkkal101222alal llpl10222palpal值得提出：如果是值得提出：如果是TETE10p10p模模只要作代換只要作代換 即可，這時(shí)有即可，這時(shí)有圓形金屬諧振腔諧振頻率圓形金屬諧振腔諧振頻率f fmnpmnp 2222(/ )(/ ) 2(/ )(/ ) 2mnpmnmnprrmnpmnmnprrcfuaplTEcfuapl TM 模模模模2222(/ ) (/ ) mnmnmnpmnmnmnpkuaTEkua

6、TM模模模模k 傳播常數(shù)傳播常數(shù) 諧振頻率諧振頻率 mnpl第八章第八章 常用微波元件常用微波元件1、雙活塞的啞鈴式短路器工作原理。、雙活塞的啞鈴式短路器工作原理。2、移相器和衰減器工作原理。、移相器和衰減器工作原理。3、鐵氧體隔離器的散射矩陣。、鐵氧體隔離器的散射矩陣。4、同軸、同軸-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及原理，波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及原理，TEM-TE10模。模。5、三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣性質(zhì)。、三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣性質(zhì)。6、E面面T和和H面面T的性質(zhì)。的性質(zhì)。7、環(huán)行器的散射矩陣。、環(huán)行器的散射矩陣。8、證明理想環(huán)行器端口、證明理想環(huán)行器端口3接匹配負(fù)載，即可構(gòu)成接匹配負(fù)載，即可構(gòu)成 二端口隔離器。二端口隔

7、離器。9、 理想定向耦合器的散射矩陣。理想定向耦合器的散射矩陣。10、3dB橋網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣。橋網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣。11、魔、魔T的性質(zhì)。的性質(zhì)。1 1、非接觸式短路器、非接觸式短路器啞鈴式短路器啞鈴式短路器：在一段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)中，安置兩個(gè)或在一段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)中，安置兩個(gè)或多個(gè)直徑為多個(gè)直徑為D的圓柱形金屬活塞，活塞之間用金屬細(xì)的圓柱形金屬活塞，活塞之間用金屬細(xì)桿連接起來。桿連接起來。每節(jié)活塞與矩形波導(dǎo)構(gòu)成了一段長度為每節(jié)活塞與矩形波導(dǎo)構(gòu)成了一段長度為l1的的外矩內(nèi)圓的外矩內(nèi)圓的同軸線同軸線，它的，它的特性阻抗特性阻抗Zc1較低較低；而直徑為；而直徑為d長為長為l2的金的金屬連桿與矩形波導(dǎo)也構(gòu)成了

8、一段外矩內(nèi)圓的同軸線，屬連桿與矩形波導(dǎo)也構(gòu)成了一段外矩內(nèi)圓的同軸線，它的它的特性阻抗特性阻抗Zc2較高較高。具有兩個(gè)活塞的啞鈴短具有兩個(gè)活塞的啞鈴短路器的等效電路：路器的等效電路：設(shè)通過短路活塞漏到其后面的功設(shè)通過短路活塞漏到其后面的功率全被損耗性的材料吸收，而無率全被損耗性的材料吸收，而無反射波反射波( (相當(dāng)于在活塞后面接有與矩相當(dāng)于在活塞后面接有與矩形波導(dǎo)波型阻抗相等的匹配負(fù)載）形波導(dǎo)波型阻抗相等的匹配負(fù)載）根據(jù)四分之一阻抗變換器的公式知：從端面根據(jù)四分之一阻抗變換器的公式知：從端面c c向右看向右看去的輸入阻抗為：去的輸入阻抗為：23()cinccZZZ從端面從端面b b向右看去的輸入

9、向右看去的輸入阻抗為：阻抗為：222223()()cccinbinccZZ ZZZZ從端面從端面a a向右看去的輸入向右看去的輸入阻抗為：阻抗為：22211322()()cccinainbccZZ ZZZZ ZZc1和和Zc3與與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，即啞鈴活塞的輸入端面可近似為一個(gè)等效的短路面。即啞鈴活塞的輸入端面可近似為一個(gè)等效的短路面。上述分析忽略了不連續(xù)性影響，并有近似。上述分析忽略了不連續(xù)性影響，并有近似。 2. . 相移器和衰減器相移器和衰減器 相移器和衰減器是最基本的兩種元件，它們可相移器和衰減器是最基本的兩種元件，它們可以

10、起調(diào)節(jié)相移和衰減的作用。以起調(diào)節(jié)相移和衰減的作用。相移器 ArgSSeejj2100 衰減器LSdBSeell2010021log| 在波導(dǎo)中放置介質(zhì)片在波導(dǎo)中放置介質(zhì)片( (陶瓷、硅酸鹽玻璃陶瓷、硅酸鹽玻璃等材料等材料) )制成，如作制成，如作為衰減器這表面涂以為衰減器這表面涂以金屬粉末，石墨粉等金屬粉末，石墨粉等電阻性材料。電阻性材料。極化衰減器極化衰減器 特別要提及的是圓波導(dǎo)特別要提及的是圓波導(dǎo)( (采用采用TETE1111模模) )極化衰減器，極化衰減器，它利用高損耗材料的吸收片，將其中一種極化吸收掉。它利用高損耗材料的吸收片，將其中一種極化吸收掉。如圖所示，它專門吸收如圖所示，它專門

11、吸收u u向極化波。向極化波。qyuxu0 因此全部變換可寫成因此全部變換可寫成極化衰減器分析框圖極化衰減器分析框圖outoutxyEE22uvEE00alj lee11uvEEininxyEE我們可以用網(wǎng)絡(luò)給出完整的分析我們可以用網(wǎng)絡(luò)給出完整的分析( (輸入輸入v v 輸出都是輸出都是y y 向向極化極化) )。 2 21 1 cossinsincoscossinsincosx outuy outvux invx inEEEEEEEE也即也即具體問題中具體問題中E Ex inx in=0=0，則有，則有 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，這時(shí)衰減，這時(shí)衰減這是極化衰減器的最基本的公式。這是極化衰減器的最基本的公式。 y y模式模式 u u模式模式 v v模式模式 20log40logcosy outy inELE maxL=8.686al50dB 極化衰減器的最大優(yōu)點(diǎn)是與頻率無關(guān)，所以它是寬帶極化衰減器的最大優(yōu)點(diǎn)是與頻率無關(guān)，所以它是寬帶器件。

13、器件。 3. 3. 鐵氧體隔離器鐵氧體隔離器 鐵氧體隔離器也稱單向器。鐵氧體隔離器也稱單向器。 當(dāng)當(dāng) =90=90時(shí)理論衰減為時(shí)理論衰減為，實(shí)際上，實(shí)際上 22 cossiny outj laly inEeeE00 10S 注意：這是一種非互易網(wǎng)絡(luò)注意：這是一種非互易網(wǎng)絡(luò)S S1212S S2121。一般正向衰。一般正向衰減減0.5dB0.5dB，反向衰減，反向衰減20dB20dB。2020010 100aaS使用隔離器可以把負(fù)載由于不匹配造成的反射波在使用隔離器可以把負(fù)載由于不匹配造成的反射波在經(jīng)過隔離器時(shí)被吸收掉，而不再返回信號源，使信經(jīng)過隔離器時(shí)被吸收掉，而不再返回信號源，使信號源穩(wěn)定地工作。號源穩(wěn)定地工作。同軸同軸- -波導(dǎo)轉(zhuǎn)換：為了提高轉(zhuǎn)換效率，可調(diào)節(jié)探針深度波導(dǎo)轉(zhuǎn)換：為了提高轉(zhuǎn)換效率，可調(diào)節(jié)探針深度