Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY PowerPoint Presentation
Download Presentation
MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

345 Views Download Presentation
Download Presentation

MIKROVLNNÉ REZONANČNÍ OBVODY

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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