Дослідження резонаторів НВЧ, Детальна інформація

РОБОТА № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАТОРІВ НВЧ

4-1 . ВСТУП.

Коливальні системи діапазону НВЧ конструктивно реалізуються у вигляді

областей простору, обмеженого зі всіх сторін металевою оболонкою. Такі коли-

вальні системи дістали назву резонаторів НВЧ. Дана робота знайомить з основ-

ними типами резонаторів НВЧ і дозволяє встановити зв’язок між їх конструктив-

ними і електричними параметрами.

4-2. ТЕОРИТИЧНІ ОСНОВИ.

Коливальні системи низькочастотного діапазону будуються на основі елементів із зосередженими параметрами. В найпрстішому випадку, коли коливальна система складається з котушки і конденсатора, її резонансна частота визначається за формулою:

. /4-1/

З цієї формули випливає, що для підвищення резонансної частоти необхідно зменшувати індуктивність і ємнність елементів. Але це можливо лише до діапа-

зону надвисоких частот. В діапазоні НВЧ індуктивність і ємність провідників, які з’єднують елементи, стає співрозмірною з реактивностями самих елементів або навіть може перевищувати їх . Тому коливальні системии на основі елемен-тів із зосередженими параметрами виявляються неприйнятними для діапазону НВЧ.

Неважко впевнитися в тому, що роль коливальних систем в діапазоні НВЧ

можуть відігравати відрізки ліній передач. дійсно, якщо на вхід корткозамкнутої лінії передач, довжиною (/4, подати електромагнітну хвилю, то в лінії встановлюється режим стоячої хвилі з розподілом струму і напруги, який пока-заний на рис.1:



U I



(/4



рис.1

цей розподіл показує, що на вході лінії ( в площині холостого ходу) зосереджена восновному енергія електричного поля, а в площині короткого замикання – енер-гія магнітного поля. І процес розприділення електромагнітної хвилі від площини

холостого ходу до площини короткого замикання і назад можна розглядати як процес трансформації енергії електричного поля в енергію магнітногоі навпвки. Таким чином, в чвертьхвильовому відрізку лінії передач проходять ті ж процеси,

що і в коливальному контурі, який складається із конденсатора

і котушки.

Оскільки розміри коливальних систем на НВЧ виявляються співрозмірними з довжиною хвиль, то їх належить віднести до нестандартних систем, здатних випромінювати електромагнітні хвилі в навколишній простір. Для того, щоби попередити випромінювання і звязані з ним втрати енергії електромагнітного поля, такі коловальні системи виконують на основі закритих ліній передач, в яких електромагнітне поле екранізовано від навколишнього простору. З цією метою найчастіше використовують відрізки коаксиальних або хвильових ліній передач, і такі коливальні системи носять назву резонаторів НВЧ.

.

.

Резонансна довжина хвилі залежить від геометрії (розмірів і форми ) резо-натора і параметрів середовища, яке його заповнює.

Власна добротність визначається із відношення: