4.6. СВЯЗЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА С ЛИНИЕЙ ПЕРЕДАЧИ СВЧ

Используя общие расчетные соотношения для коэффициентов связи твердотельного резонатора с линией передачи (4.26), рассчитаем связь диэлектрического резонатора с линией передачи. Если плоский диэлектрический резонатор ориентирован произвольно относительно осей координат прямоугольной системы координат, по которым разложены составляющие СВЧ магнитного поля (рис. 90), то с учетом соотношений (2.86), (2.89), (2.112) для дипольного момента и соотношения (4.26) коэффициент связи диэлектрического резонатора с согласованной линией передачи можно рассчитать по формулам:

1. Резонатор ориентирован произвольно в линии передачи

2. Резонатор ориентирован в плоскости

3. Резонатор ориентирован в плоскости

4. Резонатор ориентирован в плоскости

где

для плоского цилиндрического резонатора и

для плоского прямоугольного резонатора; амплитуды составляющих СВЧ магнитного поля.

Рис. 90. Ориентация плоского диэлектрического резонатора относительно осей координат.

Рис. 91. Диэлектрический резонатор в прямугольном волноводе.

Рассмотрим некоторые особенности взаимодействия диэлектрического резонатора с линией передачи на примере связи резонатора с прямоугольным волноводом [53].

При включении диэлектрического резонатора как неоднородности в согласованном прямоугольном волноводе (рис. 91) коэффициент связи резонатора с волноводом рассчитывается по формулам:

цилиндрический резонатор

прямоугольный резонатор

При связи резонатора с волноводом по продольной составляющей магнитного поля (рис. 92) коэффициент связи максимален при расположении резонатора вблизи стенок волновода. Коэффициенты отражения и прохождения рассчитываются по общим формулам (табл. 2) и при перемещении резонатора в волноводе определяются (рис. 93) соответствующей зависимостью коэффициента связи.

Рис. 92. Зависимость коэффициента связи диэлектрического резонатора с волноводом от координаты расположения резонатора в волноводе при

Рис. 93. Зависимости коэффициентов прохождения и отражения при резонансе от координаты расположения цилиндрического диэлектрического резонатора в прямоугольном волноводе при

При включении диэлектрического резонатора как элемента связи двух прямоугольных волноводов (рис. 94) и симметричном расположении резонатора в центре отверстия коэффициенты связи также рассчитываются согласно соотношениям (4.96), (4.97), которые в данном случае упрощаются, поскольку связь волноводов осуществляется только через поперечную составляющую магнитного поля, имеют вид:

связь волноводов при помощи цилиндрического резонатора

связь волноводов при помощи прямоугольного резонатора

Угловая зависимость коэффициента связи определяет зависимость коэффициента прохождения от ориентации резонатора в волноводе (рис. 95).

Резонансная передача энергии в системе существенно зависит от симметрии расположения резонатора в отверстии связи (рис. 96). Исследование экранирующего влияния металлической

стенки диафрагмы на резонансную частоту показывает, что при симметричном расположении резонатора относительно тонкой стенки диафрагмы изменение резонансной частоты энергии, вызванное влиянием размеров отверстия связи, несущественно при вариации размеров отверстия в значительных пределах, в том числе и при размерах отверстия связи, близких к размерам диэлектрического резонатора.

Рис. 94. Диэлектрический резонатор, включенный как элемент связи двух прямоугольных волноводов.

Рис. 95. Зависимость коэффициента прохождения при резонансе от ориентации плоского диэлектрического резонатора в отверстии связи при

Это объясняется слабым влиянием металлической диафрагмы на распределение поля основного вида колебаний плоского диэлектрического резонатора аналогично тому, как это имеет место, например, в случае подавления высших видов колебаний в диэлектрических резонаторах методом тонких проводов [37].

Рис. 96. Зависимость коэффициента прохождения при резонансе от перемещения диэлектрического резонатора относительно плоскости металлической перегородки в прямоугольном волноводе

Используя приведенную методику расчета, нетрудно рассчитать связь диэлектрического резонатора с различными линиями передачи СВЧ подобно тому, как это сделано выше применительно к ферритовым резонаторам.