Материал: Электромагнитные волны и колебания в устройствах СВЧ. Филатов И.А

Рис.34

5.4. Поля в резонаторах коаксиального типа

Коаксиальные резонаторы представляют собой отрезки концентрических линий. Наибольшее применение из них на практике получили резонаторы, нагруженные на емкость. Последнюю принято называть укорачивающей, поскольку ее действие сводится к уменьшению длины резонатора при заданной частоте колебаний.

99

Такой резонатор вместе со структурой поля в его внутренней полости представлен на рис.35.

Рис.35 Резонатор можно рассматривать как концентрическую

линию длиной l, замкнутую накоротко с одной стороны с помощью подвижного поршня, а с другой нагруженную на конденсатор, обкладками которого являются торцовая поверхность внутреннего проводника и поперечная перемычка внешней трубы. Поэтому основной в резонаторе будет T- волна, причем распределение поля вдоль его оси, как видно из рис.35,носит характер стоячей волны.

Настройка резонатора на нужную частоту производится перемещением поршня, который может быть выполнен и бесконтактным.

К достоинствам резонатора относится малая длина

уменьшение добротности из-за наличия укорачивающей емкости.

100

Рассмотренные резонаторы применяются в волномерах дециметровых и метровых волн, а также в электровакуумных приборах СВЧтриодах, тетродах и клистронах.

5.5. Поля в тороидальных резонаторах

Резонатор этого типа выполняют в виде пустотелого металлического тора с развитой замкнутой поверхностью, внутри которой происходят электромагнитные процессы.

По профилю поперечного сечения тороидальные резонаторы можно разделить на прямоугольные (рис.36) и круглые (рис.37).

Рис.36 Рис.37 Особенностью основного типа колебаний тороидального

объемного резонатора является пространственное разделение электрического и магнитного полей, что позволяет рассматривать резонатор (в первом приближении) как контур с сосредоточенной емкостью и индуктивностью. Электрическое поле локализуется главным образом в емкостном зазоре между верхним и нижним дисками, а магнитное - в тороидальной полости.

Достоинством тороидальных резонаторов считается то, что они имеют небольшие габариты, благодаря чему их можно применять даже на частотах в несколько десятков мегагерц. К недостаткам относится некоторая сложность в изготовлении.

Настройку резонатора на требуемую длину волны можно осуществить емкостным или индуктивным методом. Для

101

изменения емкости изменяют зазор между дисками, а для изменения индуктивности внутрь резонатора вводят через его боковую поверхность металлические винты или лопаточки, которые как бы оттесняют от стенок тороида магнитные силовые линии, что приводит к деформации этих линий, уменьшению эквивалентного радиуса тора и повышению резонансной частоты.

Тороидальный резонатор часто используют в качестве колебательной системы клистрона.

Статистическая емкость между дисками тороидального резонатора равна

r 2

c 4d ,

где r-радиус дисков, а d-расстояние между ними (зазор). Индуктивность тора может быть найдена на основании

следующих соображений.

Среднее значение напряженности магнитного поля на оси тора равно

Резонансная длина волны резонатора может быть найдена с помощью соотношения

102