02-06.Діелектричні хвилеводи і резонатори. Добротність

Діелектричний хвилевід – хвилевід, який складається з діелектричного стрижня.

Розповсюдження хвиль по діел. хвилеводу обумовлено повним внутрішнім відбиттям при «наклонном» падінні хвилі на поверхню розділу двох діелектриків зі сторони середовища, що має більш високу діел.проникність. Хвилі, що розповсюджуються по хвилеводу, в загальному випадку є гібридними, тобто мають шість компонент електричного та магнітного поля.

Серед…(продолжение- страница из книжки)

Резона́тори.

В генераторах СВЧ[1]-излучений (клистрон, магнетрон) резонаторы представляют собой металлическую конструкцию, используемую для генерации волн определённой длины.

Добротність

Добротність – це кількість періодів коливань , за які амплітуда сигналу згасає в е разів

Добротність – відношення енергії, що запасається в резонаторі за один період коливань, до енергії, що втрачається, за той же самий проміжок часу.

Енергія втрачається за рахунок випромінювання, в зовнішній простір, в металеві стінки.

Для будь-якого резонатора звичайно існує АЧХ, яка має ширину:

Чим більший коефіцієнт затухання, тим більше крива розпливається.

Напівширина вимірюється для на 0.5; а для вихідної амплітуди – на 0.7 висоти контуру. . Хвиля затухає із декрементом : , . Доведемо, що . Це випливає з розв’язку рівняння: . Втрати - тут добротність . Дану формулу можна застосовувати, коли втрати не дуже великі.

Якщо великі втрати, вводять комплексну частоту: ω= ω^´+ іω^{΄΄ ,}

Це можна зробити тоді, коли ω^´ не залежить від ω^΄΄.

, де δ-визначає добротність нескінченного діелектрика, в якому поширюється монохроматична хвиля.

В круглому резонаторі:

Існує дуже багато типів резонаторів. Наприклад, резонатор хвилі, що біжить, такий резонатор ще називають кільцевим. Резонанс: .

Коливання в об’ємному резонаторі можна збудити, наприклад, за допомогою вібратора (штиря, зонду) або електронного потоку; ці джерела коливань можна представити як сторонні електричні струми; якщо вібратор рахувати ідеально провідним , то сторонній струм в ньому буде поверхневим. Петлю зв’язку, що збуджує об’ємний резонатор, можна змінити стороннім магнітним струмом. Об’ємний резонатор можна збудити через отвір або щілину в його стінці; отвір потрібний, щоб ввести в резонатор вібратор або електронний потік або щоб зв’язати резонатор з лінією передачі. Щілина або отвір в стінці резонатора, що ідеально проводить можна трактувати як сторонній поверхневий магнітний струм на суцільній (нерозрізаній) стінці резонатора: такий розгляд зручний, якщо тангенціальне електричне поле на щілині або отворі відоме.

У вимірювальній практиці часто застосовують систему, в якій електромагнітна енергія підводиться в об’ємний резонатор через хвилевід. Зв’язок між резонатором і хвилеводом здійснюється одним із способів типу зонд, петля,отвір, щілина. Найбільш зручний зв’язок, який можна безперервно варіювати, наприклад, всуваючи зонд або петлю в резонатор.

Добротність зв’язку – втрати передачі зовнішньої системи від генератора до нашої системи.

Навантажена добротність: