波导系统中的腔体
第四章 波导和空腔
m kx d
k k k
2 x 2 z 2 2
关于截止参数的分析
m k z k 2 k x2 2 d
2
kz 0
截止频率
1 m m , f cm d 2d
cm
cm
k z为虚数，沿着z方向呈指数衰减，为倏逝波 对应截止波数和截止波长为
1 H y k z Ex H 0 cos k x x exp ik z z i z k 1 H y Ez x H 0 sin k x x exp ik z z i x i
其中： k x
m , m 0, 1, 2, d k x2 k z2 2 k 2
m0
k x 0, k z k , Ez 0
色散关系、导行条件和截止参数与TE波相同。 《高等电磁场理论》
4、主模
m 0 k x 0, k z k , Ez 0
平行板中只有 Ex , H y横向场分量，
TM 0
横电磁（TEM）波。TEM模的截止频率为零，是平行平板 波导的主模或基模。其场分布为:
（a）垂直极化波对理想导体表面的斜入射
5
TE波合成波的特点
合成波是沿 x 方向的行波， 其振幅沿 z 方向成驻波分布， 是非均匀平面波； 合成波电场垂直于传播方向；
在 z n1 /(2cos i ) 处，合成波 电场E1= 0，如果在此处放置一 块无限大的理想导电平面，则不会破坏原来的场分布，这就
H x z 0 H x z 0 J s ( x )
函数系sin m x d 的正交性 《高等电磁场理论》
Em
kz d
微波炉的发射器原理
微波炉的发射器原理微波炉的发射器原理是基于微波的产生和传播。
微波是一种电磁波，其波长在1mm到1m之间，频率在3GHz到300GHz之间。
微波炉主要利用微波的加热原理，使食物快速加热。
微波炉的发射器由以下几个主要部分组成：发射管、射频电源、导波系统和腔体。
发射管是微波发射的核心部分，属于行波管的一种，通常采用磁聚焦型发射管。
其主要部分包括阴极、阳极、磁聚束环和螺旋线。
阴极和阳极之间通过电压差产生电子流，由阴极射出并受到阳极的吸引，形成电子束。
磁聚束环通过磁场将电子束聚焦在一定的区域内，从而形成电子流的主束。
螺旋线是发射管中的关键组成部分，其作用是将射频信号转化为电子流中的离子振荡，从而产生微波。
射频电源是发射管的驱动源，通常采用微波功率放大器。
射频电源通过调节电压和频率来控制微波的功率和频率。
微波发射管需要稳定和恒定的射频信号来保证微波的稳定输出。
导波系统是微波从发射管传输到腔体的路径。
导波系统通常由波导或同轴电缆组成。
波导是由导电性材料制成的，能够将微波引导到腔体中，同时也能够限制微波的传播范围，防止泄漏。
同轴电缆由内导体、绝缘体和外导体组成，通过内导体将微波传输到腔体中。
导波系统的设计要考虑微波的传输损耗和泄漏损耗等因素。
腔体是微波炉的加热室，通常是由金属制成的密闭腔体。
腔体内壁通常采用反射面设计，能够将微波反射回腔体中，从而实现食物的均匀加热。
腔体底部通常有转盘，能够使食物得到均匀加热。
微波炉的工作原理如下：射频电源提供射频信号，通过导波系统将射频信号传输到发射管中。
发射管中的电子束受到射频信号的激励，产生微波。
微波从发射管通过导波系统传输到腔体中，与食物中的水分子发生相互作用。
微波会改变水分子的振动状态，使其产生热量。
由于微波的穿透性强，能够深入食物，因此能够快速均匀地加热食物。
总的来说，微波炉的发射器原理是通过发射管、射频电源、导波系统和腔体等组成部分，利用微波的产生和传播实现食物的温热加热。
ads波导腔体滤波器设计
ads波导腔体滤波器设计
ADS软件可以用于波导腔体滤波器的设计。
下面简单介绍一下设计过程：
1. 确定滤波器的参数，包括中心频率、通带带宽、阻带带宽和衰减。
2. 在ADS软件中新建一个“layout”工程，在其中选择一个合适的波导宽度。
3. 将波导布满整个布局区域，并在中央添加两个矩形缺口，调整宽度和长度以达到带宽要求。
4. 运用仿真和优化工具进行电磁仿真和优化。
如果需要更精细的仿真结果，可以引入三维电磁仿真软件。
5. 通过布局编辑器进行布局优化和参数调整，如增加爬行线和扇形盖板、调整缺口形状等。
6. 通过ADS软件的“加工输出”功能将布局数据输出到CNC机器进行加工。
7. 完成加工后，进行测试和调试。
如果滤波器不满足要求，可以返回到步骤3到步骤6进行优化。
以上是波导腔体滤波器设计的基本流程，当然具体细节还需要根据具体情况进行调整。
在设计过程中，需要注意滤波器的可制造性和可靠性。
同时，在设计过程中要注意避免过度优化导致生产成本过高。
微波炉的工作原理
微波炉的工作原理
微波炉是一种利用微波辐射加热食物的电器设备。
其工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 发射微波：微波炉内部有一个称为磁控管的装置，它能够产生高频电磁场。
当微波炉启动时，高频电磁场通过波导系统被引导进入微波炉腔体。
2. 微波的传播：微波在腔体内通过金属反射，形成内部的一个储能体系。
当微波照射到食物上时，食物中的水分分子开始吸收微波能量并产生热效应。
3. 加热食物：微波能量被食物中的水分分子吸收后，使其振动并摩擦，产生热量。
这个过程从内部向外部传导，使整个食物均匀受热。
4. 控制加热时间和功率：微波炉内设置了控制电路，可以通过设置加热时间和功率来控制微波的输出。
这些参数的设定可以根据食物的类型和大小来决定，从而达到最佳加热效果。
5. 安全保护：微波炉内部还设置有安全保护装置，如感应器和保险丝等。
当微波炉工作过程中出现异常情况，如过热或故障，这些装置会自动停止工作，以确保使用者的安全。
总的来说，微波炉利用微波的加热原理，可以快速、均匀地加热食物。
然而，需要注意的是，在使用微波炉时应遵循使用说明和安全操作规程，以确保安全和食物的加热效果。
第四章2-波导和空腔(矩、圆形波导、谐振腔)
xa
H0z (x, y) 0
y
y0
H0z (x, y) 0
y
yb
H0z (s) H0z (x, y) X (x)Y ( y)
Hz H0 cos kxx cos ky y expikzz
m
n
kx
, a
ky b ,
m, n
0, 1, 2, ...
TE波 边界条件：电磁场切向分量连续
z
s
zˆ
z
s
对偶性Es
1 2
kz2
s
Ez z
is
Hz
Hs
1 2 kz2
s
H z z
is
Ez
用纵向分量表示横向场
可区分TE和TM波
s
zˆ
z
Ez x
Hx
i ky 2 kz2
E0 sin kx x cos ky y exp ikz z
H y
i kx
2
k
2 z
E0 cos kx x sin ky y exp ikz z
其中kz
2
Ez x
i
H z y
TM波，H z 0
Ey
2
1
k
2 z
ikz
Ez y
i
H z x
腔体耦合器的工作原理
腔体耦合器的工作原理
腔体耦合器是一种常用的光学器件，用于将光从一个光纤耦合到另一个光纤中。
它通常由两个相互垂直的高折射率波导构成，形成一个微小的空腔。
这两个波导通过一个耦合区域相互耦合，使得光从一个波导传输到另一个波导。
腔体耦合器的工作原理可通过以下步骤来解释：
1. 入射光束：将光束从一个光纤引导到腔体耦合器的入口。
光束通过沿着一个波导传输，并遵循波导的传输特性。
2. 耦合区域：耦合区域是两个波导彼此靠近的区域。
光束在这个区域内相互作用，实现光的耦合。
3. 耦合机制：在耦合区域内，主要有两种典型的耦合机制：模式演化和能量交换。
- 模式演化：耦合器的设计使得光在耦合区域内的传输模式会
发生演化。
这种演化可以通过合适的设计参数来实现，例如调整波导之间的距离和形状。
演化后的模式可以促使能量从一个波导传输到另一个波导。
- 能量交换：当两个波导非常接近时，它们之间会存在所谓的
耦合模式。
在这种模式下，光的能量可以在两个波导之间交换。
通过调整波导的参数和位置，可以实现更高的能量交换效率。
4. 输出光束：经过耦合区域后，耦合器会产生一个输出光束。
这个输出光束通常被引导到另一个光纤中。
腔体耦合器的性能受到多种因素的影响，包括波导的几何参数、波导之间的距离和波导的非线性特性。
通过合适的设计和优化，腔体耦合器可以实现高效率和低损耗的光耦合。
某波导用密封腔体加工工艺分析及改进
１ ． 中 国电子科技 集 团公 司第二 十七研 究 所 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ４ ７
２ ． 河 南师 范大 学新 联 学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ４ ７ 摘 要 ：随 着近代 军事 及 民 用科 研领 域 无线 通信技 术 的迅猛 发展 ， 通 信频 率 资 源 日益 紧张 ，
在 射频 前 端 收发 系 统 中 ， 传 统 的设 计 思 路 制 造 的无 源波 导器 件 及封 装 腔体 在射 频 损耗 低 和功
率容 量 大方 面 ， 完 全 可 以满 足 系统 正 常 运 行 对 机 构和 制造 工 艺提 出 的要求 １ １ 。在 功 能 简单 的平 面 微 波传 输 线 （ 如 微 带线 和共 面波 导 ） 领域 ， 空气 填 充 的金 属 波 导 器 件 在 要 求 低 射 频 损 耗／ 高 功 率 的
Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃｏ ｒ ｐｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｚｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５０ ０ ４７， Ｃｈ ｉ ｎ ａ
２ ． Ｘ ｉ ｎ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｆ ｏ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ４ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
第 ３期 ２ ０ １ ７年 ０ ９月 电光 系 Nhomakorabea统
Ｎｏ． ３
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ
Ｓ ｅ ｐ． ２ ０１ ７
某 波 导 用 密 封 腔 体 加 工 工 艺 分 析 及 改 进
ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｍａ ｄ ｅ ．
介质波导滤波器和金属腔体的关系
介质波导滤波器和金属腔体的关系
介质波导滤波器和金属腔体滤波器在微波滤波中都有广泛应用，它们各自具有不同的特点和使用场景，但它们之间存在一些关系和差异。
1.工作原理：介质波导滤波器利用介质材料对电磁波的限制和传播特性，通过介质波导结构实现电磁波的传输和过滤。
而金属腔体滤波器则是利用金属腔体的共振效应，将特定频率的电磁波限制在腔体内进行传输和过滤。
2.结构与设计：介质波导滤波器的结构通常包括介质波导、输入输出端口和滤波器结构等部分，其设计主要涉及介质材料的选择、波导结构的优化以及滤波器性能的调节。
而金属腔体滤波器的结构通常包括腔体、开孔、支架和盖板等部分，其设计主要涉及腔体的尺寸、形状、材料以及开孔的位置和数量等。
3.性能特点：介质波导滤波器具有较低的插入损耗、较好的温度稳定性以及较小的体积，适用于高频率、高功率、高纯度信号的处理。
而金属腔体滤波器则具有较高的品质因数、较好的频率选择性和较大的带宽，适用于窄带信号的处理。
4.应用场景：介质波导滤波器适用于微波通信、雷达、电子对抗等领域，特别适用于高频宽带信号的处理。
而金属腔体滤波器则广泛应用于卫星通信、无线通信等领域，特别适用于窄带信号的过滤和选择。
总之，介质波导滤波器和金属腔体滤波器在原理、结构、性能和
应用等方面都存在差异，选择哪种滤波器需要根据实际需求和使用场景来决定。
微波腔体结构-概述说明以及解释
微波腔体结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述微波腔体是微波器件中的重要组成部分，它具有很多不同的结构形式。
微波腔体主要用于产生和控制微波信号，使其能够在器件内部有效地传输和放大。
微波腔体结构的设计及其优化对于整个器件的性能至关重要。
在微波腔体的设计中，需要考虑许多因素，如微波信号的传输效率、能量损耗、频率特性和功率处理能力等。
因此，在设计微波腔体时，需要根据具体的应用需求来确定合适的结构形式。
微波腔体的结构设计要点主要包括腔体的尺寸和形状、腔体内部的电磁场分布以及腔内介质材料的选择等。
这些设计要点直接影响着微波信号的传输效率和能量损耗。
因此，在微波腔体的设计过程中，需要对这些要点进行全面考虑，并通过模拟和实验手段进行验证和优化。
微波腔体结构的优化设计不仅可以提高微波器件的性能，还可以扩展其应用范围。
随着科学技术的不断发展，微波腔体结构的研究将面临更多的挑战和机遇。
未来的研究方向将聚焦于提高微波腔体的传输效率、降低能量损耗以及实现更高的功率处理能力等方面。
综上所述，微波腔体结构是微波器件中的关键组成部分，其设计和优化对于整个器件的性能至关重要。
通过合理的结构设计和优化，可以提高微波器件的性能并拓展其应用领域。
未来的研究将继续探索微波腔体结构的改进和创新，以满足不断变化的应用需求。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包含对整篇文章的组织安排和各个章节的主要内容进行介绍。
具体内容如下：文章结构：本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
1. 引言部分主要介绍了微波腔体结构的背景和研究意义，概述了微波腔体结构的基本概念和作用，以及本文的目的和研究方法。
2. 正文部分主要分为两个章节，分别是微波腔体的定义和作用，以及微波腔体的结构设计要点。
2.1 微波腔体的定义和作用在本节中，将对微波腔体的概念进行详细的介绍和解释。
微波腔体是指一种具有特定空间结构的设备，用于产生和维持微波场。
微波腔体在通信、雷达、无线电等领域都有广泛的应用。
微波电源原理范文
微波电源原理范文微波电源是一种通过电波来产生微波能量供应给微波装置的设备。
它通常由微波发生器、功率放大器和波导传输系统组成。
微波电源的原理是将电能转化为微波能量，从而实现对微波设备的供电。
微波发生器是微波电源的核心部件，其主要功能是将电能转化为微波能量。
微波发生器的工作原理可以分为以下几个步骤：1.激励电路：微波发生器的激励电路是将直流电转化为高频交流电的重要组成部分。
激励电路通常由振荡器、放大器和调谐网络等组成，其目的是产生高频信号并放大到适当的功率水平。
2.腔体振荡：激励电路产生的高频信号输入到微波发生器的腔体中，腔体是一种能够将电能转化为微波能量的装置。
腔体通常由金属材料制成，具有适当的共振结构，能够使电磁能量在腔体内进行反射、干涉和耦合，从而增强微波能量的输出。
3.功率调节：微波发生器通常需要能够调节输出功率的能力，以满足不同的应用需求。
功率调节通常通过改变激励电路中的信号幅度或频率来实现。
功率放大器是微波电源的另一个重要组成部分，其主要作用是放大微波信号的功率，以达到输出所需的功率水平。
功率放大器的原理类似于微波发生器，主要包括激励电路和放大器器件。
激励电路产生高频信号并将其输入到功率放大器器件中，器件将信号放大到所需功率水平后输出。
波导传输系统是将微波能量从微波发生器或功率放大器传输到微波装置的关键环节。
波导传输系统通常由金属波导管和衰减器组成。
金属波导管具有良好的导电性能和较低的损耗，能够有效地将微波能量传输到目标设备中。
衰减器则用于控制微波功率的衰减，以满足不同应用的需求。
总之，微波电源是通过将电能转化为微波能量来为微波装置供电的设备。
其工作原理主要包括微波发生器将电能转化为微波能量、功率放大器将微波信号放大到所需功率水平以及波导传输系统将微波能量传输到目标设备中。
微波电源的运用广泛，例如在微波通信、雷达技术、微波加热、医疗设备等领域都有重要的应用。
波导腔体与交叉耦合滤波器的设计的开题报告
波导腔体与交叉耦合滤波器的设计的开题报告一、研究背景现代通信技术发展迅速，高速传输和数据处理技术得到了广泛的应用和推广，大大提高了通信网络的数据传输速率和质量。
而波导技术作为一种传输高频电磁波的技术，在通信领域中也得到了广泛的应用。
波导腔体是一种常见的波导导体结构，是由几何形状不同的导体构成的空腔，可以用于实现滤波、功率分配等功能。
交叉耦合滤波器在波导腔体中实现，可以实现高品质因子、低插入损耗和高功率处理能力的滤波器。
二、研究内容本文研究波导腔体与交叉耦合滤波器的设计，主要包括以下几个方面：1. 波导腔体的设计：选择合适的材料和尺寸，设计波导腔体的几何形状，以实现所需的滤波功能。
2. 交叉耦合结构的设计：通过调节交叉结构的材料、尺寸和形状等参数，实现波导腔体中的交叉耦合效应，达到所需的滤波性能。
3. 仿真分析：通过ANSYS等仿真工具对所设计的波导腔体和交叉耦合滤波器进行仿真分析，验证其滤波性能和工作特点。
4. 实验验证：通过实验验证设计的波导腔体和交叉耦合滤波器的性能和可行性，优化设计和改进实验结果。
三、研究意义与价值波导技术和交叉耦合滤波器的研究与应用，具有重要的意义和价值：1. 提高通信网络的传输速率和质量，促进通讯技术的发展。
2. 提升滤波器的工作性能和能力，提高其市场竞争力。
3. 促进波导技术的应用和推广，推动相关科研领域的发展。
4. 对于电子制造、机械制造等相关领域的发展，也会有积极的推动作用。
四、研究方法和技术路线本文主要采用“理论分析-电磁仿真-实验验证”的研究方法和技术路线。
理论分析阶段，我们将从实际应用出发，分别分析波导腔体和交叉耦合滤波器的基本原理和工作原理，以及设计所需的材料、尺寸和形状等参数。
在这个阶段，我们将推导出基本公式，并建立数学模型。
电磁仿真阶段，我们将使用ANSYS等工具对所设计的波导腔体和交叉耦合滤波器进行电磁场仿真分析，验证所设计的数学模型的正确性以及工作特点，设计优化。
波导管的结构
波导管的结构
摘要：
一、波导管的定义与作用
二、波导管的结构组成
1.外部结构
2.内部结构
三、波导管的工作原理
四、波导管的应用领域
正文：
波导管，作为一种用于传输电磁波的装置，广泛应用于通信、雷达、电子对抗等领域。
波导管的结构对于其传输性能有着重要的影响，因此对其结构的了解是十分必要的。
波导管的结构主要包括外部结构和内部结构。
外部结构主要包括波导管的壳体，它是用来容纳电磁波的传播的。
壳体通常由金属制成，具有良好的导电性和密封性，以保证电磁波在波导管内的传输效率。
内部结构主要包括波导管的介质层和反射层。
介质层是波导管中真正传输电磁波的部分，其材料的选择直接影响到波导管的传输性能。
反射层则是用来反射电磁波，使其在波导管中来回传输，增加传输距离。
波导管的工作原理是利用其特殊的结构，使电磁波在波导管内来回反射，从而实现电磁波的传输。
当电磁波进入波导管后，会在介质层和反射层之间来回反射，每次反射都会使电磁波的能量减小，但同时也会使其传输距离增加。
波导管的应用领域非常广泛，包括通信、雷达、电子对抗等。
例如，在通信中，波导管可以用来传输电话、电视等信号；在雷达中，波导管可以用来发射和接收雷达波，从而实现对目标的探测；在电子对抗中，波导管可以用来发射电磁波，对敌方的电子设备进行干扰。
微波炉的物理原理
微波炉的物理原理
微波炉是一种利用微波加热食物的电器设备。
它的物理原理是通过微波的电磁波辐射和吸收来加热食物。
微波炉内部有一个电子发生器，它产生微波的电磁波。
这些微波是一种高频电磁辐射，波长短，频率高，能量大。
微波通过一个空间导波管传输到微波炉的腔体内。
微波炉的腔体内有一种叫做“谐振腔”的金属腔体。
这个腔体的一部分是金属网状结构的“波导”。
当微波进入腔体时，它们会被“波导”的金属网所反射和折射。
这个波导金属网的间隙大小比微波的波长小得多，所以微波无法穿过网格间隙。
微波炉内部有一个旋转的玻璃转盘。
当微波遇到食物时，它们会与食物中的水分子发生作用。
微波电磁波的电场会导致水分子中的正负电荷不断改变方向，造成分子振动。
这种振动会使水分子产生热量，从而加热食物。
由于微波炉内部的微波是均匀分布的，而转盘的旋转可以使食物受到均匀的微波加热。
这样，食物的内部和外部就能够同时加热，而不会造成外部过热而内部未受热的问题。
需要注意的是，微波炉只能加热富含水分的食物，因为微波主要是通过和水分子的相互作用来产生热量。
对于一些干燥的食物，微波炉的加热效果不佳。
此外，微波炉也需要避免使用金属容器，因为金属可以反射微波，容易导致火花或损坏微波炉。
一文理解微波波导
一文理解微波波导微波波导是一种用于传输微波信号的导波结构。
它是通过对电磁波进行引导来实现信号传输的。
微波波导由一对金属板和一定形状的空腔构成，通常采用金属制造，以提供良好的导电性能和电磁屏蔽效果。
微波波导可以分为两类：矩形波导和圆形波导。
矩形波导是由两块平行金属板组成的，形状呈长方形。
而圆形波导则是由一个圆柱形金属管和一定形状的金属屏蔽组成的。
微波波导的工作原理是基于电磁波在导体内传播的特性。
当电磁波传入波导时，它会被金属板或金属屏蔽所限制在波导内部传播。
由于金属具有很好的导电性，它可以有效地阻止电磁波逸出波导，从而使得信号能够在波导内部稳定传输。
微波波导具有许多优点。
首先，它能够传输高频信号，具有较高的带宽和较低的传输损耗。
其次，由于金属的屏蔽作用，微波波导能够抵御外界干扰，保证信号的稳定传输。
此外，微波波导还具有较好的耐高温性能和较强的抗腐蚀能力，适用于各种恶劣环境。
微波波导在通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。
在通信领域，微波波导被用于传输高速数据和信号，保证通信的稳定和可靠性。
在雷达领域，微波波导被用于传输雷达信号，实现目标检测和跟踪。
在卫星通信领域，微波波导被用于传输卫星信号，实现地面与卫星之间的通信。
微波波导的设计和制造需要考虑许多因素。
首先是波导的尺寸和形状。
不同的尺寸和形状会影响波导的传输特性和工作频率范围。
其次是波导的材料选择。
金属材料的选择要考虑其导电性能、电磁屏蔽效果和耐高温性能。
此外，波导的连接方式和接口设计也是需要注意的因素。
微波波导是一种用于传输微波信号的导波结构。
它通过金属屏蔽和导电特性实现信号的稳定传输。
微波波导具有广泛的应用领域，包括通信、雷达和卫星通信等。
设计和制造微波波导需要考虑波导尺寸、材料选择和接口设计等因素。
微波波导的发展将进一步推动通信技术和雷达技术的进步。
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5.1谐振电路及特性参量
5.1.1 集总参数谐振电路
图5.2 (一)串联谐振 基本的串联谐振电路如图5.2所示(图中R代表电路本 身的损耗)，其输入阻抗 1 (5.1) Zin R j L
谐振时，限 0 L 1 0C 0，Zin R ，可得
C
0 j 1 ） （1+ 当谐振电路的Q值较高时，上式为 0
(5.11b)
5.1谐振电路及特性参量
品质因数Q
定义为
品质因数除了用相对带宽定义外，其一般
W Q 0 ＝0 损耗功率的时均值 PL 储能的时均值
(5.12)
此定义对所有谐振电路均适用。上述两种电路Q的表示式 当然包含在其中。对串联谐振电路有 由于上述谐振电路是一单端口网络，进入网络的复功率 P PL j 2 Wm We ＝Zin II * 2 ，从而求得输入阻抗为 PL j 2 Wm We Zin (5.13) *
0
l p 0 2
5.1谐振电路及特性参量 类似的分析可得无耗开路线在 l 2 p 1 0 4 处发生串联 谐振，即 (5.18) 0 = 4l (2 p 1) 其次考虑有耗传输线，假若传输线损耗很小且仅有导体损 耗，分布参数为 R1，L1，C1 。取长为l的短路线，其输入 th l jth l 阻抗为 Zin Z c th( j )l Z c 1 jth l th l 谐振波长可近似与无耗时相同， 0 2l p 。现考察p=1时 谐振频率附近，即 0 ， 0
5.1谐振电路及特性参量
， 谐振波长仍近似与无耗时相同， 0＝4l 2 p 1。以 p 1 l 0 4 为例，在谐振频率附近的输入导纳为 C1 R1 Yin Yc al j L1C1 l l jC1l 2 L1 若令 C1R1 2L1 l G, C1l 2＝C ，则上式为 (5.24) Y G j 2C
可见无耗短路线在 l 2 p 1 0 4 处发生并联谐振。显然 无耗开路线在 l p 0 2 处也发生并联谐振。 取分布参数为 R1、L1、C1，长为l的低耗短路线，输入导纳 为
4l 0 2 p 1
Yin jYc ctg l
(5.23)
1 jth ltg l Yin Yc cth j l Yc th l jtg l
5.2同轴线、带状线和微带线谐振器
一
0 2 型同轴腔对应于5.1节所述的 l p 0 2 终端 短路谐振线。因为无耗的 l p 0 2终端短路线谐振时， 入端阻抗为零，在入端处放上金属短路板不影响其场分布。
G (5.4) Yin 1 j (2Q / 0 ) 利用式(5.4)作出 Yin 随 / 0 变化的曲线，称为谐振曲 线，如图5.3所示。
5.1谐振电路及特性参量
图5.3
由图可见，当 ＝0 时， Yin 达到最大值G。 0 时， Yin 下降，取 Yin 0.707G，这两点间的距离定义为相对带 (5.5) 宽，用BW表示，即 BW 2 0 G 从而由式(5.4)有 Yin 0.707G 1 jQBW QBW＝1 Q 1 BW (5.6) 可得 或 式(5.6)代表了Q的一种定义，Q是相对带宽的倒数。Q越高， 相对带宽越窄，回路选择性越好。因此，Q被称为谐振电 路的品质因数。
5.1谐振电路及特性参量 (二)并联谐振 图5.4表示基本的并联谐振电路，其输入导纳 1 1 Yin j (C ) (5.7) R L Y 谐振时，取0C (1/ 0 L) 0，in 1/ R G，可得 1 0 2 f 0 (5.8) LC 2 02 将式(5.8)代入(5.7)，得 Yin G jC 2 (5.9) 在谐振频率附近，输入导纳为 Yin G j 2C 输入阻抗为
从上面的分析可知，谐振电路的特性参量主要有两个：一 是谐振频率f0(后面讨论分布参数的谐振电路时常用谐振 波长λ0)，二是品质因数Q。
图5.4
图5.2
谐振角频率ω0 无论串联谐振电路还是并联谐振电路，均用下式 计算 0 1 LC 它是描述谐振器中电磁能量振荡规律的参量。
严格说来，上式只适于无耗谐振电路。因为在图5.2和图5.4中，当 R=0时，发生串联谐振有Zin=0，并联谐振有Yin=0 ，从而求得谐振 角频率为 0＝1/ LC，当 R 0 时，若电路谐振条件照样取Zin=0， Yin=0则求得的谐振角频率为复数，即 (5.11a) 0 1 2 0＝0 1 ( ) j 2Q 2Q
第13讲 波导系统中的腔体
5.1谐振电路及特性参量 5.2同轴线、带状线和微带线谐振器 5.3矩形波导谐振器 5.4圆柱波导谐振器 5.5介质谐振器 5.6环形空腔谐振器 5.7空腔谐振器的微扰 5.8 空腔谐振器的等效电路
复习
末端短路的理想传输线上电压、电流的分布 Zin(z)
末端短路的理想传输线上等效阻抗的分布
求得。在小损耗情况下，谐振线的储能与无耗时近似相同， 电流仍为纯驻波，即
I I 0 cos ze
jt
z l 0 2 时磁能为
L1 2 1 * dz长短路线的磁能时均值为 dWm L1II dz I 0 cos 2 zdz 4 4
0 2 L1 2 0 2 2 Wm I 0 cos zdz I 0 L1 0 4 16
由于谐振时Wm=We，故总储能时均值为
W Wm We
0
8
I 02 L1
损耗功率可近似用无耗时的电流计算，即
0 2 0 2 R1 2 0 2 2 1 * PL R1 II dz I 0 cos zdz I 0 R1 0 2 0 2 8 W 0 L1 (5.21) 因此 Q 0
? (3.22)
若令 R1l 2 =R，L1l 2 =L ，则上式为 Zin R j 2L (5.19)
R1l Zin jL1l 2
Zin R j 2L
(5.3)
5.1谐振电路及特性参量 短路谐振线的Q值可由等效串联谐振电路得到，即 0 L 0 L1 (5.20) Q R R1 2 也可根据一般定义 Q 0W PL
图5.7
上述谐振线的Q值可由等效并联谐振电路求得，即 0C R (5.25) Q 0 L G 2
5.2同轴线、带状线和微带线谐振器
5.2同轴线、带状线和微带线谐振器
图5.8
5.2同轴线、带状线和微带线谐振器
同轴线谐振器是由一段同轴传输线构成。同轴传输线 工作在主模TEM模，横向尺寸满足 min a b ，长为l。 同轴线谐振器又称为同轴腔。常用结构有三种：(ⅰ) l p0 2 两端短路的同轴腔，简称 0 2 型同轴腔，如图 5.8(a)所示。(ⅱ) l 2 p 1 0 4 一端短路一端开路的同轴 腔简称为 0 4 型同轴腔，如图5.8(b)所示。(ⅲ)一端短路 一端接电容的同轴腔，简称端接电容型同轴腔，如图5.8(c) 所示。
1 Zin G j 2C
图5.4
5.1谐振电路及特性参量 若用 Q 0CR R / 0 L 代入上式,则可得
R Z in 1 j (2Q / 0 )
(5.10)
比较式(5.10)于(5.4)，其形式完全相同，说明并联谐振电 路的 Zin 随 / 0的变化曲线与串联谐振电路 Yin 随 / 0 的变化曲线完全一样。使 Zin ＝0.707 R ，两点间的 距离定义为相对带宽，同样可得式(5.6)。
图3.5
引言
Hale Waihona Puke 言选 谐振腔 滤频 波 波长计
灵敏测量
图 谐振腔应用
引言
图5.1
引言
传输线型是指由一段两端短路或两端开路或一端 短路一端开路的导波系统构成。例如同轴谐振器、波 导谐振器、微带谐振器等。
非传输线型除传输线型谐振器之外的微波谐振器， 如环形、球形谐振器等。
5.1谐振电路及特性参量
II 2
2Wm 1 LII * 2 Q 0 0 * R 0CR RII 2 PL
0 L
谐振时，Zin为实数，故 Wm We ，储藏在电路中的总能 2Wm W 0 0 量 W Wm We 2We 。可见 P P
L L
5.1谐振电路及特性参量
对于并联谐振电路有
1 (5.2) 0 2 f 0 LC 2 02 将式(5.2)代入(5.1)，得 Zin R j L 2
5.1谐振电路及特性参量
图5.2
图5.3
设 0 ，在谐振频率附近有 0 ，即 0 ， 输入阻抗为 Zin R j 2L G (5.3) 1 1/ R Yin 输入导纳为 Z in 1 j (2 L / R) 若用 Q 0 L / R 1/ 0CR, G 1 / R ,代入上式，得
0C 2We R CUU * 2 W Q 0CR 0 0 0 * 0 L G GUU 2 PL PL
RRL R RL QL 0 L
(5.14)
5.1谐振电路及特性参量
若谐振电路本身无耗而又与外部负载相耦合时，其Q值称 为外部Q值，用Qe表示。
RL Qe 0 L
in
此式与式(5.9)比较可见，0 4 短路谐振线在谐振频率附 近的输入导纳与 G C1R1 2L1 l , C ＝C1l 2 的并联谐振电 路相同。故并联谐振电路可作为它的等效电路。同理可导 出 p0 2 的开路传输线在谐振频率附近也等效为并联谐振， 如图5.7所示。
5.1谐振电路及特性参量
(5.22b)
等效串联谐振电路的参数为 1 1 R R1l， L L1l， 0 2 2
1 LC
(5.22c-e)