Об’ємні резонатори. Прямокутний об’ємний резонатор. Циліндричний круглий об’ємний резонатор. Картини полів у об’ємних резонаторах, страница 5

Друковані резонатори.

Найчастіше друковані резонатори виконують у вигляді відрізків смужкової лінії передачі довжиною розімкнутих ( рис.2.7.1.б),

Рисунок 2.7.1

Чи коротко замкнутих на одному кінці ( рис.2.7.1,а). У першому з цих випадків еквівалентною схемою резонатора є паралельний коливальний контур, у другому – послідовний контур.

Коротко замкнутий резонатор має більшу добротність і значно менше кінцеве випромінювання у порівнянні з розімкнутим резонатором. Наприклад, 50-ти омний розімкнутий на кінці мікросмужковий резонатор на підкладці з полікору завтовшки 1 мм у 10-сантиметровому діапазоні хвиль має добротність 185, а аналогічний короткозамкнутий  резонатор – добротність 480. Найбільшим недоліком короткозамкнутих  резонаторів є необхідність замикання провідника на основу за допомогою спеціальних короткозамикачів, що значно ускладнює технологічний процес їх виготовлення.

Рисунок 2.7.2

В смужкових фільтрах НВЧ часто використовують резонатори з послідовно ( рис.2.7.2,а) або паралельно ( рис.2.7.2,б) з’єднаних між собою індуктивних і ємнісних елементів, які до лінії передачі підмінюються паралельно.

При розрахунках резонаторів, зображених на рис. 2.7.2, користуються такими співвідношеннями:

,

де - слід взяти у сантиметрах;  - в омах.

Тоді С буде виражено в пФ, - нГн.

В конструкціях друкованих резонаторів, виконаних у вигляді квадрата чи прямокутника ( рис.2.7.3,а) або кільця (рис.2.7.3,б) довжиною , крайовий ефект усувається.

Рисунок 2.7.3

Якщо товщина діелектричної підкладки мала ( ; ), то у кільцьовому резонаторі можливе існування коливань типу квазі – Е ( ), при яких практично відсутня залежність полів від координати , перпендикулярної площині підкладки. Чим ширше кільце, тим більш високі типи коливань можуть збудитися і підтримуватися у даних структурах. При ширині кільця більші за  у резонаторі виникнуть  вищі типи коливань . При збільшенні ширини d кільцьовий резонатор буде прямувати до дискового ( рис.2.7.4,а). Чим більший радіус диска, тим більш високі типи коливань збуджуються у резонаторі. При малій товщині підкладки розподіл векторів електричного поля вздовж осі Z є близьким до рівномірного; при цьому мають місце коливання квазі - .

Рисунок 2.7.4

Зв’язок резонаторів зі смужковою лінією може бути реалізований, наприклад, за рахунок регулярних смужкових ліній ( рис.2.7.3,б), діаметрально підімкнених до кільцьового резонатору через елементи зв’язку. Розмір елемента зв’язку S вибирається таким, щоб, з одного боку, не спотворювалось поле резонатора, а з іншого – забезпечувався необхідний рівень зв’язку.

Об’ємні резонатори.

Об’ємні резонатори мають форму диску (рис.2.7.5), паралелепіпеда, стрижня або сфери з діелектрика або фериту з високими значеннями .

Рисунок 2.7.5

Принцип дії діелектричного резонатора ґрунтується на явищі повного внутрішнього відбиття від границі розділу діелектрик – повітря. При цьому електромагнітне поле концентрується у об’ємі резонатора і втрати на випромінювання виявляються невеликими.

Перевагою діелектричного резонатора є малі габарити і втрати, що забезпечується застосуванням діелектрика з високим . Добротність їх досягає десятків тисяч одиниць, що стає сумірним з добротностями порожнинних хвилеводних резонаторів. У порівнянні з хвилеводними діелектричні резонатори мають значно менші розміри. Наприклад, фільтр на діелектричних резонаторах з  в екранувальному корпусі у 3…5 разів менший по об’єму у порівнянні з аналогічним хвилеводним фільтром.

До недоліків діелектричних резонаторів слід віднести необхідність їх екранування, що погіршує малогабаритні показники, а також наявність чутливості до коливань температури оточуючого середовища. Останній недолік значною частиною усувається за рахунок  комбінованого застосування матеріалів з домішками, які мають різні коефіцієнти температурного розширення.

Широке застосування мають об’ємні резонатори з монокристалів залізо – ітрійового ферит – гранату (ЖІГ), найчастіше сферичної форми.Вони мають вузьку резонансну криву, високу добротність ( десятки тисяч) при малих геометричних розмірах. Власна частота коливань у фериті зв’язана лінійною залежністю з напруженістю поля підмагнічування, що дозволяє здійснити електричне перестроювання частоти резонатора.