11.2.5. Цилиндрический резонатор

 

Цилиндрический резонатор представляет собой отрезок кру­глого волновода, замкнутый с обоих концов проводящими пла­стинами (рис.11.10). Резонансная длина волны колебаний в цилиндрическом резонаторе определяется из формулы (11.24) и равна для волн Е_тпр (р ≥ 0)

 - корни функций Бесселя и их производных (см. 10.3).

Как видно из формул (11.30) и (11.31), основным колебанием в цилиндрическом резонаторе в зависимости от отношения l/а может быть либо Е₀₁₀, либо H₁₁₁. У колебания E₀₁₀ резонансная длина волны не зависит от l и равна  У колебания

 

Так как  не зависит от l, то резонатор, рассчитанный на это колебание, может иметь весьма небольшие габариты.

При анализе распространения волны Н₀₁в круглом волноводе было показано, что при достаточно большом диаметре волновода можно добиться весьма малых потерь. Поэтому резонатор, в котором укладывается одна или несколько полуволн колебания Н₀₁, должен обладать чрезвычайно высокой добротностью. Действительно ,

как показывает расчет по формуле (11.34), собст­венная добротность резонатора с волной H_ori достигает сотен тысяч. При столь высокой добротности полоса пропускания резо­натора на частоте 10000 МГц не превышает 100 кГц. Это позво­ляет использовать резонатор с волной H₀₁₁ в качестве высоко­точного волномера.

Чтобы иметь возможность перестраивать резонатор с одной частоты на другую, одна из короткозамыкающих металлических пластин выполняется в виде подвижного поршня (рис.11.14). По мере движения поршня меняется длина резонатора, что влечет за собой изменение его резонансной длины волны. Как видно из рис.11.14, поршень не касается стенок резонатора, т.е. электрический контакт между порш­нем и стенками резонатора отсутствует. Объясняется это стремлением подавить колебание Е₁₁₁, у которого та же резонансная длина волны, что и у Н_о11. Волна Но₁, в круглом волноводе и, следовательно, колебание Н₀₁₁ в резонаторе возбуждают на стенках только поперечные токи (j_z=O). Поэтому небольшой зазор между поршнем и стенками резонатора вполне допустим и практически не влияет на электрические характеристики резонатора. В то же время зазор является препятствием для продольных токов волны E₁₁₁ и делает невозможным резонанс этого колебания.

Следует отметить, что реальные значения Qo несколько меньше расчетных.