1 / 21

MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY. Jak dlouhý musí být kvádrový rezonátor s příčným průřezem a = 2 cm, b = 1 cm, aby rezonoval na λ 0 = 3 cm videm TE 101 ? Jaká je přibližná hodnota jeho vlastního činitele jakosti, je-li dutina zhotovena z mědi ( σ Cu = 57 . 10 6 S/m) a vyplněna vzduchem?.

channer
Download Presentation

MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

  2. Jak dlouhý musí být kvádrový rezonátor s příčným průřezem a = 2 cm, b = 1 cm, aby rezonoval na λ0 = 3 cm videm TE101? Jaká je přibližná hodnota jeho vlastního činitele jakosti, je-li dutina zhotovena z mědi (σCu= 57.106 S/m) a vyplněna vzduchem? m = 1 n = 0 p = 1

  3. Vlastní činitel jakosti dutinového rezonátoru: příp. V=a. b. l Objem dutiny : Vnitřní povrch pláště dutiny : Sp= 2 . (a. b+ b. l + a. l) Hloubka vniku do vodivých stěn dutiny při rezonančním kmitočtu: μr≈ 1

  4. Krychlový dutinový rezonátor o straně a = 10 cm je buzen pravoúhlým kovovým vlnovodem s příčnými rozměry 5x2,5 cm s dominantním videm TE10 . Určete nejnižší možný rezonanční kmitočet a rezonanční vid, v němž může být rezonátor daným vlnovodem vybuzen. Nejnižší kmitočet signálu přenášeného vlnovodem : fmin =fmTE10=c/λmTE10=c/(2avlnovodu)=3.108 /(2.5.10–2)=3 GHz Možné rezonanční kmitočty krychlového rezonátoru :

  5. m = 0, 1, 2, … n = 0, 1, 2, … p = 1, 2, 3, … m = 1, 2, 3, … n = 1, 2, 3, … p = 0, 1, 2, … TEmnp TMmnp jen jedno z vidových čísel může být nulové • Jedno vidové číslo = 0, ostatní dvě = 1 nelze,protožef0 <fmin  • Všechna vidová čísla = 1  nelze,protože f0 <fmin • Jedno vidové číslo = 0, jedno = 1, jedno = 2 např. TE102  f0 >fmin 

  6. Válcový vzduchem zaplněný dutinový rezonátor rezonuje na kmitočtu9 GHz s videm TE011 a na kmitočtu 24 GHz s videm TE114 . Určete poloměr a délku válcové dutiny rezonátoru.  TE011 m = 0 , n = 1 , p = 1 011  TE114 m = 1 , n = 1 , p = 4 114

  7. ’mn= n-tý kořen derivace Besselovy funkce 1.druhu m-tého řádu ’01= prvníkořenderivaceBesselovyfunkce1.druhunultéhořádu ’11= prvníkořenderivaceBesselovyfunkce1.druhuprvníhořádu

  8. Navrhněte válcový dutinový rezonátor pro vid TE011 a rezo-nanční kmitočet f0 = 10 GHz. Požaduje se maximální hodnota vlastního činitele jakosti. Určete rozměry rezonátoru a přibliž-nou hodnotu jeho vlastního činitele jakosti, je-li vnitřní povrch dutiny postříbřen (σAg = 41,3.106 S/m) a dielektrikem je vzduch. Největší hodnotu Q0 dosahuje vid TE011 při rovnosti průměru a délky dutiny D= 2a=l .

  9. Vlastní činitel jakosti dutinového rezonátoru: příp. V=π. a2. l Objem válcové dutiny : Vnitřní povrch pláště dutiny : Sp= 2 . π. a2+ 2 . π. a. l Hloubka vniku do vodivých stěn dutiny při rezonančním kmitočtu: μr≈ 1

  10. p = 1 Určete přibližnou velikost činitele jakosti vidu TEM v ko-axiálním dutinovém rezonátoru (průměry vodičů 2R0 = 5 cm, 2r0 = 1,5 cm) při rezonanční vlnové délce λ0 = 20 cm. Plášť dutiny je uvnitř postříbřen (σAg = 61.106 S/m), uvnitř dutiny je vzduch. Podél délky l dutiny vzniká jedna stojatá půlvlna elektromagnetického pole. Dutinový (= půlvlnný) koaxiální rezonátor s vlnou TEM: na délku l rezonátoru se „vejde“ p půlvln elektrického, příp. magnetického pole: Vlastní činitel jakosti koaxiálního rezonátoru: příp. V=π. R02. l-π. r02. l Objem koaxiální dutiny : Vnitřní povrch pláště dutiny : Sp= 2 . π. R0. l+2 . π. r0. l+ + 2 . (π. R02 - π. r02)

  11. Určete rezonanční kmitočet vlny TEM v dutinovém koaxiálním rezonátoruR0 = 4,5 cm, r0 = 1 cm, l = 14 cm, je-li naplněn dielektrikem sεr = 2,5. Je úloha jednoznačná a proč ? Pro jaký nejvyšší kmitočet by bylo možno tento rezonátor použít, aby v něm existoval pouze vid TEM ? Dutinový (= půlvlnný) koaxiální rezonátor s vlnou TEM: na délku l rezonátoru se „vejde“ p půlvln elektrického, příp. magnetického pole: Úloha není jednoznačná – není zadána hodnota p . Volíme obvyklou hodnotu p = 1 . Pak:

  12. Aby v koaxiálním vedení (a tedy i v koaxiálním rezonátoru) s určitými rozměry R0 , r0 existovala pouze vlna (vid) TEM, musí vlnová délka 0 signálu vyhovovat nerovnosti Nejvyšší kmitočet použitelnosti daného rezonátoru s čistou vlnou TEM tedy je

  13. Obdélníkový mikropáskový deskový rezonátor má rozměry horní deskyw = 15 mm, l = 20 mm. Je vytvořen na dielektrické podložce (εr = 16; tgδ = 6.10-4) tloušťky h = 1 mm. Vypočtěte přibližnou velikost rezonančního kmitočtu vidu TE101 . Stanovte přibližné hodnoty činitelů jakosti Qv vlivem ztrát ve zlatých vodivých plochách (σAu = 41,3.106 S/m) a Qd vlivem ztrát v dielektriku na rezonančním kmitočtu. Určete i celkový činitel jakosti tohoto rezonátoru. Obdélníkový deskový rezonátor se při rozměrech w>>h a l>>hpřibližně chová jako „klasický“ kvádrový dutinový rezonátor:

  14. m = 1 , n = 0 , p = 1 TE101 

  15. činitel dielektrických ztrát Činitel jakosti deskového rezonátoru vlivem ztrát v kovových deskách hloubka vniku Činitel jakosti vlivem dielektrických ztrát Celkový činitel jakosti

  16. BUZENÍ VLNOVODŮ A DUTINOVÝCH REZONÁTORŮ

  17. Navrhněte optimální polohu lineárních proudových sond (antén) pro maximální vybuzení vidů TE10 a TE20 v jednostranně omezeném (zkratovaném) bezeztrátovém obdélníkovém vlno-vodu. Nakreslete a zakótujte. Jaký musí být kmitočet budicího signálu? Jak zabráníte, aby se při buzení vidu TE10 ve vlnovodu nebudil současně vid TE20 a naopak? Optimální buzení proudovou sondou • Sonda musí být zasunuta do vlnovodu (rezonátoru) rovnoběžně se siločarami elektrického pole buzeného vidu. • Sonda musí být zasunuta do vlnovodu (rezonátoru) v místě maximální intenzity elektrického pole buzeného vidu. • Kmitočet budicího signálu musí být vyšší než je mezní kmitočet buzeného vidu v daném vlnovodu, příp. musí být blízký rezonančnímu kmitočtu buzeného vidu v daném rezonátoru.

  18. z a/2a/2 λg/4 pro vid TE10 , dané rozměry vlnovodu a daný kmitočet budicího signálu TE10  m = 1 , n = 0 I I Kmitočet budicího signálu (budicího proudu)fmusí ležet v pásmu jednovidovosti daného vlnovodu: c/a=c/λmTE20=fmTE20> f >fmTE10=c/λmTE10=c/2a

  19. a/4 z λg/4 pro vid TE20 , dané rozměry vlnovodu a daný kmitočet budicího signálu TE20  m = 2 , n = 0 I I Kmitočet budicího signálu (budicího proudu) fmusí být větší než mezní kmitočet buzeného vidu, tj. vidu TE20 f >fmTE20=c/λmTE20=c/a

  20. I a/2a/2 Při správném buzení vidu TE10 se vid TE20nevybudí, protože TE10 • kmitočet f budicího signálu je v rozsahu pásma jedno-vidovosti daného vlnovodu; • budicí sonda je zasunuta do vlnovodu v místě nulové intenzity elektrického pole vidu TE20 , tj. tento vid nemůže být takovou sondou vybuzen.

  21. I I a/4 a/4 a/4 K buzení čistého vidu TE20 se použijí dvě budicí proudové sondy (budicí anténky), které Při buzení vidu TE20 se budí rovněž vid TE10, protože NEVHODNÉ TE20 • kmitočet f budicího signálu je vyšší než mezní kmitočet vidu TE20 , a tedy i vyšší než mezní kmitočet vidu TE10 ; • budicí sonda je zasunuta do vlnovodu v místě, kde inten-zita elektrického pole vidu TE10 není nulová (přestože není maximální). • jsou umístěny v obou maxi-mech intenzity elektrického pole buzeného vidu TE20 ; • jsou buzeny signály (prou-dy) ve vzájemně opačné fázi, tj. budicí proudy sond jsou vzájemně fázově po-sunuty o 180°. -I TE20 Každá z těchto sond budí rovněž „svůj“ vid TE10 , avšak s opačnou fází, takže oba vidy TE10 se vzájemně vyruší.  je nutno zvolit jiný způsob buzení

More Related