3.5. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАТОР, ВКЛЮЧЕННЫЙ КАК ЭЛЕМЕНТ СВЯЗИ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

Примером включения резонатора как элемента связи линий передачи является простейший однорезонаторный полосно-пропускающий фильтр, в котором (рис. 41) твердотельный резонатор расположен в отверстии связи, выполненном в общей торцовой стенке двух линий передачи.

Рис. 41. Твердотельный резонатор, включенный как элемент связи линий передачи.

Вместо отверстия можно использовать другой элемент связи, например, отрезок запредельного волновода. Передача электромагнитной энергии в такой системе в общем случае обусловлена двумя эффектами: резонансной передачей электромагнитной энергии при помощи резонатора и чисто реактивной связью линий передачи через элемент связи.

Получим энергетические соотношения для системы (рис. 41)

в приближении пренебрежимо малой связи через отверстие, когда резонатор отсутствует. Как и раньше, коэффициенты прохождения и отражения определим как отношения амплитуд полей с учетом только основного типа волны.

Определив частные коэффициенты связи резонатора с линиями передачи в виде (3.5), запишем уравнение баланса мощностей в системе при резонансе

где коэффициент прохождения

коэффициент отражения

коэффициент поглощения

Здесь и в дальнейшем индексами «1», «2» отмечены параметры, характеризующие связь резонатора соответственно с входной и выходной линией передачи.

Решив уравнение баланса мощностей аналогично тому, как это было сделано в предыдущем разделе, нетрудно получить соотношения для коэффициентов прохождения, отражения и поглощения.

Рис. 42. Зависимости коэффициентов прохождения, отражения и поглощения при резонансе от степени взаимной связи резонатора с входной и выходной линиями передачи.

Рис. 43. Эквивалентная схема включения резонатора как элемента связи линий передачи.

Они приведены в табл. 3 как для общего случая так и для частного случая одинаковой связи резонатора с входной и выходной линиями.

В исследуемой схеме при сильной связи имеет место почти полная резонансная передача электромагнитной энергии в выходную линию, а отражение и поглощение мощности при этом мало (рис. 42).

Соотношения для коэффициентов прохождения, отражения и поглощения при расстройке нетрудно получить,

воспользовавшись либо эквивалентной схемой связанной системы (рис. 43), либо используя выражения для характеристик при резонансе и соотношение (3.19) для коэффициента связи. Эти соотношения для характеристик линии передачи с резонатором приведены в табл. 3.

Коэффициенты связи можно определить путем измерения коэффициентов отражения и прохождения с последующим вычислением по формулам

При одинаковой связи резонатора с входной и выходной линиями передачи эти формулы принимают вид

Таблица 3 (см. скан) Расчетные соотношения для коэффициентов отражения прохождения и поглощения и при включении резонатора как элемента связи линий передачи

Для экспериментального определения собственной добротности твердотельного резонатора в данной схеме включения, как и в предыдущей, можно воспользоваться амплитудно-частотной характеристикой коэффициента отражения либо коэффициента прохождения. Более удобным является измерение коэффициента прохождения при резонансе и нагруженной добротности по уровню коэффициента прохождения с последующим вычислением собственной добротности