圆柱形谐振腔 微波技术基础 课件.ppt

可看作是两端用导体板封闭的一段圆波导
长为l,半径为R,结构、坐标系如图所示
§5-2 圆柱形谐振腔
优点:
具有较高的固有品质因数Q
调谐方便
结构坚固且易于加工制作等
因此得到广泛应用,
例如:可用作谐振回路、波长计和回波箱等
分析方法:场叠加方法
与圆波导中的模式TEmn和TMmn模式相对应,
在圆柱腔内有TEmnp和TMmnp两种模式
§5-2 圆柱形谐振腔
一、电磁场的表达式
(一)TEmnp
行波状态下,圆波导中TEmn模:
圆波导中两个传播方向相反的行波叠加时:
圆柱形谐振腔,
假定是在z=0和z=l处放导体板短路,
则
§5-2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表示式——TE模
在三个方向上均呈纯驻波状态
=p/l( p = 1,2,3,…)不同于圆波导中那样可以取任意值
已知Hz,且Ez=0,由纵横关系可求得横向分量
§5-2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表示式——TE模
TEmnp场分量为:
多谐性:当腔体尺寸(R,l)和填充介质(、)给定时,
腔内可存在无穷多谐振模式,对应有无穷多个谐振频率
§5-2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表达式
(二)TMmnp
与求TEmnp类似
行波状态下,圆波导中TMmn模:
圆波导中两个传播方向相反的行波叠加时:
圆柱形谐振腔,
假定是在z=0和z=l处放导体板短路,
则 Er(z=0)= Er(z= l)=0
§5-2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表示式——TM模
已知Ez,且Hz=0,由纵横关系
可求得横向分量
§5-2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表示式——TM模
TMmnp场分量为:
同样具有多谐性
§5-2 圆柱形谐振腔
二、谐振频率与波型图
(一)谐振频率
§5-2 圆柱形谐振腔——二、谐振频率与波型图
(二)波型图
为反映圆柱腔谐振频率与谐振模式及腔体尺寸的变化关系
将fr与腔内直径D、腔长l的关系绘出波型图(又称模式图)
对于给定的模式,(fr D)2与(D/ l)2 的关系在波型图上是一条直线
通常腔中填充的是空气,v3×108m/s=3×1010cm/s。若以cm为长度单位,Hz为频率单位,则得
若将fr和尺寸表示成两个无量纲的量(fr D/v)2与(D/ l)2
所得模式图可适用于不同尺寸的圆柱腔
§5-2 圆柱形谐振腔——二、谐振频率与波型图——(二)波型图
每条直线表示一种或几种谐振波型的谐振频率与腔体尺寸D和l的关系,即工作模式的调谐曲线
在设计可调谐圆柱腔中非常有用
由D和l可确定fr;由D和fr也可确定l
已知调谐范围(和Q0),可利用图选定谐振波型、D以及l的变化范围;并要求在调谐范围内不出现或少出现干扰波型
已知D以及l变化范围,则可利用图选定谐振波型以及工作频率变化范围,并从图中判断出,各种可能出现的各种干扰波型