第二章諧振器2.1引言2.2諧振器參數2.3腔體諧振器2.4平面微帶諧振結構2.5介質諧振器2.6諧振器的測量2.1引言

微波諧振器由各種形式的傳輸線來實現普通的諧振器：一個被金屬壁包圍的有界電磁場構成，等效集中參數電感和電容由相應的電場和磁場儲能確定

2.2諧振器參數品質因數Q定義：在諧振頻率下，平均儲能與一個周期內平均耗能之比與諧振頻率的乘積。1）、有載品質因數定義：當功率損耗為外接負載上的功率損耗和諧振器本身的功率損耗總和時，得到的品質因數。有載品質因數可以變換為串聯諧振電路的三種品質因數外品質因數：品質因數：電場和磁場的平均儲能相等。由得到儲能為外部功率損耗為：得到固有品質因數：有載品質因數：例已知求：有載品質因數，固有品質因數和外品質因數；信號源輸出功率；諧振狀態下負載吸收的功率；諧振頻率附近±20％頻帶內的插入損耗。解：諧振頻率外品質因數：固有品質因數：有載品質因數：信號源的最大資用功率諧振狀態下負載得到的功率：耦合

為諧振腔提供耦合能量輸入輸出的方式2.3腔體諧振器由理想導體制成的屏蔽罩或腔體構成的諧振器可將能量束縛在一定的空間，降低輻射損耗同軸諧振器諧振頻率

Q值(d為趨膚深度)

同軸線可能出現更高的諧振模式，最低的高次模為

凹狀同軸腔體諧振器

電容加載式的諧振頻率

凹形腔的Q值

徑向式的諧振頻率矩形波導諧振器可傳輸無窮多個諧振模，波的傳播模式不同，場的分布也不同諧振波數截止波數主模Q值諧振頻率圓波導諧振器通常用在測量頻率的波長計中，Q值高，精度高諧振波數TE模Q值TM模Q值2.4平面微帶諧振結構廣泛應用于微波集成電路的各種部件中矩形微帶諧振結構可視為終端開路的傳輸線邊緣電容可用兩端各自外延的一段長度△l模擬補充：四分之一波長諧振器，二分之一波長諧振器注：四分之一與二分之一波長諧振器四分之一波長終端開路線等效于串聯諧振器二分之一波長終端短路線等效于串聯諧振器四分之一波長終端短路線等效于并聯諧振器二分之一波長終端開路線等效于并聯諧振器圓盤微帶諧振器厚度h遠小于自由空間波長時，可用帶磁壁的圓柱腔模擬諧振頻率有效半徑圓環微帶諧振器諧振頻率三角形微帶諧振器廣泛應用的形狀是等邊三角形，120o的對稱特性適宜于用作環形器的連接設計諧振波數m,n,p需滿足主模由下列各組整數值之一實現高Q諧振器微帶槽線：減小邊緣場效應；在特定阻抗下，寬度大于微帶線，這兩點都使微帶槽線有更低的損耗高Q諧振器將介質上的中心導體懸置或形成一個空氣橋中心導體，形成的共面波導有高的特性阻抗和低的有效介電常數高Q諧振器任何形式的低介質損耗和低導體損耗傳輸線都可制作諧振器低損耗微帶線可通過在導體和砷化鎵基板間涂一層低介電常數的聚酰亞胺實現，有效介電常數較低，輻射損耗隨之降低可調諧振器可調元件應用共面線和共面波導可實現固態器件可調諧振器實際應用中，反偏隧道二極管易于采用，因為它可實現小的漏電流和很小電阻，可實現高Q值可調諧振器線性可調諧振器例：變容管制作的諧振器及其等效電路微帶開路端視為等效的電導和電納附加電納的存在會導致諧振頻率減小可調諧振器環形諧振器諧振頻率需通過電路仿真計算可調諧振器有源諧振器圖a中，用有源器件周圍的反饋網絡實現有源電感；圖b中，用串聯的R、L、C，從端口1看進去，輸入阻抗是感性的調節偏置電平，可實現特定頻段的低阻抗和高電感值2.5介質諧振器由低損耗、高介電常數、溫度穩定性好、形狀規則、高Q值陶瓷材料制成體積小，介電常數高，能量集中，要求有一定的屏蔽介質諧振器材料主要的性能參數為：介電常數，Q值，溫度系數在晶體管振蕩器中，可實現有效的溫度補償諧振頻率1孤立的介質諧振器2MIC中的介質諧振器與各種結構和材料參數有關a為半徑介質諧振器MIC中介質諧振器與電路的耦合耦合的強弱通過微帶與介質的側距確定阻抗等效電路無載Q值與諧振頻率Lm為磁耦合系數介質諧振器寄生模D/H為2~2.5時，寄生模與主模頻率相差相對較大頻率調諧2.6諧振器的測量單端口諧振器以集中參數并聯諧振為例輸入阻抗為輸入阻抗是頻率的線性函數，它在史密斯圓圖上的軌跡是圓為頻率失諧參數耦合系數?單端口諧振器耦合系數?可通過測量諧振時的反射系數S110確定

欠耦合過耦合臨界耦合（過原點）的系數?為1單端口諧振器品質因數Q的測量

阻抗軌跡上實部與虛部相等的點f1和f2稱為半功率點2*1*圖中G=B為Qu的阻抗軌跡單端口諧振器有載及外部Q值兩端口諧振