Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

Тогда по аналогии с ф-лой (8 . 48) электромагнитное поле рас­ сматриваемого типа колебания в резонаторе запишется в виде

тывая выражение для комплексной собственной частоты сос, по­ лучаем

тегралу ( 9 . 5 9 ) , описывающему возбуждение волновода. Следова­ тельно, в данном случае справедливы все указанные выше реко­ мендации об оптимальном расположении элементов связи, кото­ рое позволяет получить нужную амплитуду поля в резонаторе при минимальных размерах этих элементов.

В многомодовом режиме размеры резонатора допускают суще­ ствование колебаний нескольких типов. Устройства связи должны

ш

при этом обеспечивать избирательную по структуре поля связь линии с резонатором, не допуская возникновения колебаний неже­ лательных типов. Источники располагают таким образом, чтобы для таких колебаний интеграл в ф-ле (11.39) был равен нулю;

цилиндрическом резонаторе. Устройства связи фиксируют поле в определенном положении.

Если имеются вырожденные колебания разных типов, из кото­ рых используется лишь одно, необходимы дополнительные меры для подавления ненужных типов полей. С этой целью вводят до­ полнительную связь резонаторов с поглотителями, расположенны­ ми внутри или вне резонатора. Такая связь должна быть макси­ мальна для подавляемого колебания и минимальна для нужного. Например, в цилиндрическом резонаторе с колебанием типа Я 0 ц необходимо подавить колебание типа Ет. Для этого в цилиндри­ ческой части резонатора прорезают кольцевые щели либо остав­ ляют кольцевой зазор между стенками резонатора и настраиваю­

волны через кольцевую щель. Благодаря избирательной связи ко­ лебаний различных типов с линией и поглотителями одномодовый режим в резонаторе можно создать для колебания высшего (не­ основного) типа.

Имеется возможность использовать несколько вырожденных колебаний в одном резонаторе для создания резонансной системы, эквивалентной связанным контурам. С этой целью вводят внут­ реннюю связь между полями различных колебаний с помощью эле­ ментов связи, изолированных от внешних линий. Элемент связи располагают так, чтобы для двух связываемых между собой колебаний и0 = 1о¥=0. Одно из колебаний возбуждает ток в штыре или петле, который, в свою очередь, возбуждает второе колебание.

Рассмотрим теперь изменение нормированных амплитуд U и / в полосе частот вблизи резонанса. Если Qo велико и Дсо = со—соо^юо, можно пренебречь различием между со и <ос в круглых скобках ф-лы (11.38). В этом приближении І! и / изменяются в функции частоты одинаково. Отношение резонансных значений коэффи­

характеристик контура и объемного резонатора можно только при одномодовом режиме резонатора с высокой добротностью и для

проводимости.

11.9.Внешние характеристики резонаторов

ВНЕШНЯЯ И НАГРУЖЕННАЯ ДОБРОТНОСТИ

Рассмотрим резонатор, связанный через элемент связи с внешней волноводной или коаксиальной линией, заканчивающейся согласо­ ванной нагрузкой г в н = 1 (рис. 11.20а). Кроме потерь в резонаторе, в этом случае появляются потери Р в н во внешней нагрузке. По со­ отношению вида (11.2) определим внешнюю добротность:

тивлению резонатора при резонансе, отнесенному к сечению / :

281

Полная мощность потерь нагруженного резонатора Рн = Ро+Рви

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ РЕЗОНАТОРА, ОБЪЕДИНЕННОГО С ИСТОЧНИКОМ КОЛЕБАНИЙ

В электронных и квантовых генераторах свч создается внутрен­ ний механизм пополнения энергии в резонаторе. Поэтому можно считать W = const. Коэффициент полезного, действия такого резо­ натора равен отношению мощности Рвн, поглощаемой нагрузкой, к полной мощности потерь Рн:

КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ В РЕЗОНАТОР ОТ ВНЕШНЕГО ИСТОЧНИКА

В схеме, изображенной на рис. 11.206, вместо сопротивления

у в н включен генератор постоянной мощности РИ, согласованный с трактом. Рассмотрим энергетические соотношения на произволь­

f ) При последовательном резонансе получаются аналогичные соотношения, выраженные через y = g + ib.

282

р = г ~ ' _ Лі/О + ' go) — 1= r0 — 1 — і g0

вана с резонатором и на резонансной частоте отражений в ней нет. Это можно интерпретировать как полную компенсацию волны, от­ раженной от входа резонатора, волной, вышедшей из резонатора через отверстие связи. На частотах, отличающихся от f0, у опти­ мально связанного резонатора | z | < l и на входе создается мини­ мум напряжения; часть мощности отражается обратно к генера­ тору.

Резонатор недосвязан, если отверстие связи слишком мало, тогда г 0 < 1 и в сечении 1 устанавливается минимум напряжения стоячей волны. В пределе отверстие связи полностью закрыто про­ водящей стенкой и г 0 = 0 . Резонатор пересвязан, если величина свя­ зи больше оптимальной, тогда Го>1 и в сечении / возникает мак­ симум напряжения. В любом случае неоптимальной связи тЮ = 4 Г а / ( 1 + 7 0 ) 2 < 1 .

ПРОХОДНОЙ РЕЗОНАТОР

Схема резонатора с двумя элементами связи (рис. 11.21а) приме­ няется во многих частотных фильтрах, входных устройствах при­ емников свч и резонансных волномерах. Аналогично включаются