2.7. ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕНОК НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ

Металлические стенки в основном влияют на добротность и резонансную частоту. Уменьшение добротности обусловлено потерями из-за наличия токов проводимости в металлических стенках [37].

Рис. 23. К анализу влияния металлических стенок на резонансную частоту диэлектрического резонатора.

Рис. 24. Типичная зависимость резонансной частоты -вида колебаний цилиндрического диэлектрического резонатора от расстояния между резонатором и металлической стенкой волновода.

Изменение резонансной частоты диэлектрического резонатора связано с возмущением электромагнитного поля вблизи диэлектрического резонатора. Влияние стенки на резонансную частоту резонатора обычно анализируют в предположении, что диэлектрический резонатор расположен в запредельном волноводе с «магнитными» стенками, а волновод на концах закорочен металлическими стенками (рис. 23). При этом, например, для цилиндрического резонатора с колебаниями -вида

составляющая поперечного электрического поля в области II, т. е. внутри резонатора, может быть записана в виде [39]

Поскольку внешнее поле резонатора аппроксимировано экспонентой и должно принимать нулевое значение в плоскостях то составляющие поперечного электрического поля в областях I и III записываются соответственно в виде

Волновые числа как и прежде, определяются соотношениями

( — постоянные числа). Из условия непрерывности составляющих поля на границе диэлектрик—воздух при получается характеристическое трансцендентное уравнение

В случае, когда резонатор расположен симметрично относительно металлических стенок волновода, т. е. при уравнение (2.75) принимает вид

Решение его в случае

позволяет рассчитать резонансную частоту при симметричном распределении поля внутри резонатора, т. е. для колебаний вида в цилиндрическом и колебаний вида в прямоугольном диэлектрическом резонаторе.

Типичная зависимость резонансной частоты диэлектрического резонатора от расстояния между резонатором и стенкой волновода показана на рис. 24. С приближением к стенке резонансная частота растет. В случае возбуждения в резонаторе колебаний

-видов аналогичное перемещение резонатора приводит к уменьшению резонансной частоты [40].

Влияние металлических стенок на характеристики диэлектрических резонаторов необходимо учитывать при проектировании СВЧ-узлов, использующих связь диэлектрических резонаторов с полосковыми линиями и волноводами (особенно с запредельными). Влияние стенки на резонансную частоту иногда используется для небольшой подстройки (7%) резонансной частоты диэлектрического резонатора.