Схемы включения резонаторов в высокочастотный тракт.

При выборе того или иного метода для измерения параметров резонатора решающую роль играют величина добротности и степень связи резонатора с внешней цепью. Например, измерение очень высоких добротностей резонаторов требует предъявления особых требований к измерительной схеме, в частности, в отношении стабильности генераторов. Возможный метод измерений зависит также от количества элементов связи резонаторов с внешней цепью. Для резонаторов, имеющих один элемент связи (один вход) (рисунок 6.а), измерение аналогично измерению параметров двухполюсников на измерительной линии. Резонаторы с двумя элементами связи (рисунок 2.б) можно включать в измерительный тракт как проходные элементы, применяя методы исследования четырёхполюсников. Наконец, резонатор может подключаться к проходному тракту в виде ответвителя энергии (рисунок 2.в), тем самым, внося неоднородность в высокочастотный тракт.

Рис.6. Схемы включения резонаторов в высокочастотный тракт:

а) с одним элементом связи; б) с двумя элементами связи; в) в виде ответвителя энергии.

Таким образом, для определения добротности резонаторов, подключаемых к измерительной линии в виде оконечных нагрузок, могут быть использованы закономерности частотной зависимости входного полного сопротивления или коэффициента отражения вблизи резонансной частоты. Для резонаторов проходного типа этим целям может служить частотная зависимость их коэффициента передачи. В большинстве случаев предполагается, что элементы связи резонатора с внешней цепью не имеют потерь или эти потери незначительны. Методы измерения добротности, приведённые выше, основаны на этом предположении. [2]

Конструкции свч резонаторов.

1. Коаксиальные резонаторы.

Коаксиальные резонаторы выполняются на основе отрезков коаксиальной линии. На рис.7.а резонатор длиною l ограничен подвижным металлическим поршнем. К резонатору подходят две коаксиальные линии с петлями связи. Условием резонанса является равенство , где n=1,2,3,…

Рис.7. Виды коаксиальных резонаторов.

На рис.7.б показан четвертьволновый вариант коаксиального резонатора. Здесь перестройка частоты выполняется изменением длины стержня внутри резонатора. Условие резонанса: , где n=1,2,3,…

Минимальная резонансная длина стержня составляет λ/4. Этот вид резонатора имеет перед первым некоторое преимущество в габаритах. Тип колебаний в коаксиальных резонаторах – ТЕМ. Для однозначности типа колебаний в резонаторе должно выполняться условие .

Наибольшая собственная добротность резонаторов достигается при условии . При таком соотношении диаметров в коаксиальной линии имеют место минимальные потери. [2]

Для дальнейшего уменьшения размеров резонатора (что особенно актуально на более длинных волнах) используется конструкция с «укорачивающей ёмкостью». Это уже случай квазистатического резонатора, когда электрическое и магнитное поля разнесены в пространстве. Резонансную длину стержня можно найти из условия равенства реактивных составляющих сопротивления, причём индуктивное сопротивление находится по формуле для входного сопротивления замкнутой коаксиальной длинной линии:

, где ω_рез – резонансная частота, C_н – ёмкость промежутка, образуемого наконечником и стенкой резонатора. Из последнего равенства следует, что . [1]