Резонаторы, выполненные на отрезках линий передачи электромагнитной энергии

Объемные резонаторы СВЧ диапазона изготавливают на основе отрезков линий передачи электромагнитной энергии. Резонансные свойства будут проявляться на отрезке линии передачи, если потери энергии на концах этого отрезка достаточно малы и на длине отрезка происходит сложение многократно отраженных волн. На рис. 4.17 приведена схема резонатора на отрезке линии передачи.

Рис. 4.17. Схема резонатора на отрезке линии передачи

Сложение многократно отраженных волн будет происходить в случае, если выполняется условие:

(4.54)

где – число вариаций поля вдоль отрезка линии, φ; – фаза коэффициента отражения от нагруженного конца линии, – фазовая постоянная. Формула (4.54) называется условием резонанса. Из нее (4.54) выразим длину отрезка линии передачи, которая будет представлять собой длину резонатора:

(4.55)

Рассмотрим основные типы резонаторов, выполненных на отрезках длинных линий. Заметим, что если число вариаций поля ρ>1, то добротность резонатора уменьшается из-за роста потерь энергии.

Первый тип резонатора. Объемный резонатор представляет собой короткозамкнутый на обоих концах отрезок линии передачи. В этом случае φ=π;. Тогда длина резонатора определяется формулой:

(4.56)

где – число вариаций поля, – длина волны в волноводе. Если , то такой резонатор называется полуволновым.

Второй тип резонатора. Объемный резонатор представляет собой отрезок линии передачи энергии, у которого один конец является короткозамкнутым, второй – разомкнутым. В этом случае у разомкнутого конца φ=0 и длина резонатора будет выражаться:

(4.57)

Если , то и резонатор называется четвертьволновым. Полые волноводы для изготовления таких резонаторов не используются.

Резонаторы рассмотренных типов часто применяются в волномерах, предназначенных для измерения длины волны в трактах.

Итак рассмотрены условия создания резонаторов с помощью отрезков линий передачи электромагнитной энергии. Линии передачи энергии, как известно, бывают различных видов, поэтому выберем виды линий передачи, на отрезках которых создаются резонаторы. Возьмем коаксиальную и волноводную линии передачи и рассмотрим объемные резонаторы, созданные на их основе.