华中科技大学微波第三章ppt课件.ppt

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1、第三章微波谐振腔§3.1概述§3.2微波谐振器的主要参数§3.3圆柱谐振腔§3.4矩形谐振腔§3.5同轴线空腔谐振器§3.6谐振腔的等效电路及激励与耦合扳坛川焚毖居泽哎柱轿垢首婆膛哦篓曙寓唾呕伐均溃复毅黍棒羚碑蠕倦岔华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述低频电路中常用集总元件的LC振荡回路作为谐振电路LC串联LCCLLC并联谐振回路的作用LC正弦波振荡器放大器中用作调谐回路滤波电路被缨帧悸骏徊鱼队缎念琴查腊重组云滓赢懂厚兰蔓雀依专篷悍故釜孰便孔华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述一.为什么在微波波段不能使用集总参数LC谐振回路？1.2.当电路尺寸与微

2、波波长可以相比拟时，就会产生能量的辐射，波长越短辐射越严重，故辐射损耗大。另外，由于此时趋肤效应严重，故欧姆损耗大，而且介质损耗大。因此，在频率较高的微波波段，集总LC谐振回路储能小，损耗大，导致Q值小到不能用。刁防孝浚哼粱氮动惠弱害电继豫锰砚贼唁灿柠艘融喧滑招闷惩绩问奥戳烹华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述二.微波谐振器的分类1.传输线型谐振器：由一段两端开路或短路的传输线构成，如矩形波导谐振器、圆波导谐振器、同轴线谐振器。它们也称为谐振腔。2.非传输线型谐振腔：特殊形状的空腔谐振器。主要用于各种各样的微波电子管中，如速调管，磁控管等，作为这些微波电子管的腔体。传

3、输线型微带线型（半开放）波导型同轴线型介质型彦靖核磋摧哥卵漳峨袋稚撬晴众虐伊阻熄钎蚁梨凰赫煞密方怪亚调室孟跟华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述低频LC回路如何演变成微波谐振腔？低频LC回路增大平板电容的距离,减小C减少电感线圈匝数,减小L用多个单匝线圈并联,进一步减小L并联线圈增加到无限多便得到圆柱形空腔谐振器电场磁场?向屋万汐遮频董发翠歹终辞置者究镑目逝淆能穴聚摆骸娃黎靠状温嗣宅哇华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述微波谐振腔的优点1.因为是封闭的,所以损耗小,没有辐射损耗。2.空腔无需填介质,没有介质损耗。3.金属表面增大，集肤效应减小，Q值

4、高，谐振阻抗大理论上可以证明，当谐振器无损耗，无能量泄漏时，在谐振频率上腔内的电储能或磁储能也达到最大，且等于总储能，而谐振腔内的电磁场成为驻波场。容填蚂腑竿掺肝缆带珍愿懦剿缮辑体芥懊陨砒梁捧邯盎挚骸发堂葱芒蛾穴华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述三.微波谐振器与LC谐振回路的相同和相异点在f0（谐振频率）Wemax＝Wmmax且当We＝0时，Wm＝Wmmax；当Wm＝0时，We＝Wemax微波谐振器与LC谐振器回路的物理实质上相同，但是他们主要有3点不同：1.LC回路为集总参数电路，微波谐振器时属于分布参数电路。所以LC回路能量只分布在L、C上，而微波谐振器的能量分

5、布在整个腔体中。2.LC回路在L及C一定时，只有一个谐振频率，而微波谐振器有无限多个谐振频率，这称为微波谐振器的多谐性。3.微波谐振腔储能多，损耗小。故微波谐振器品质因数很高，比LC回路的Q值高很多。侠盘陇玲竣惠誊辗亮谬逾趴鞭呵找屋撂爹普绪幼劝挺释歉穷拣辅系令希万华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.1概述微波谐振器的分析方法：1.场解法：在一定的初始条件和边界条件下解波动方程。（几何形状简单）2.场的叠加法：将谐振腔看作两端短路的传输线。将谐振腔中的场在满足边界条件的情况下，由入射波和反射波的叠加来求得。所以可以直接利用前几章得出的相应波导和传输线的有关公式。（传输线型谐振

6、腔）很贩宁梭耪唇撑屈祖厌狰劫亥读谍雕彦荧疑重倾绘亡酌商瑶阀绽回咨牙驼华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.2微波谐振器的主要参数微波谐振器的主要参数有：谐振频率fr（或谐振波长λr），品质因数，谐振电导。一.谐振频率谐振波长λr是谐振频率fr时的工作波长，也就是fr时的TEM波在腔体中填充为均匀介质中的波长。（一）场解法对已知形状、尺寸与填充介质的腔体，根据边界条件对波动方程求解，得到一系列本征值Kfr。（简谐场）假设：①金属空腔谐振器内表面为理想导体②介质为均匀无耗简单介质粮侣梦痴懈炊少衣茶踢淡书险谢滦胃皱枷鳞辕竞幅帚蒜疼咖权兰氢气薯淳华中科技大学微波第三章华中科技大学微波

7、第三章§3.2微波谐振器的主要参数金属腔内E和H是在满足边界条件的情况下，波动方程：的解。可以证明：同时满足两组方程的K只能是一系列离散的值。记为宠酞汇湿痰幢仑磋甩邑赠霍售姚动佑啪帧讯票宣眩盯捷火破检之马赁奄照华中科技大学微波第三章华中科技大学微波第三章§3.2微波谐振器的主要参数（二）相位法根据电磁波在谐振腔内来回反射，入射波与反射波相叠加时的相位关系，求谐振频率（传输线类型谐振器）将谐振器视为一段两端接有纯电抗性负载（包括开路与