|
| |
|
Слаботочка Книги Волнь! В объемном резонаторе обозначаются буквами Я или Ejnrp. Для прямоугольного объемного резонатора т - число стоячих полуволн на стороне а, л - число стоячих полуволн на стороне 6 и р - число стоячих полуволн по длине резонатора /. Для цилиндрического резонатора т - число максимумов поля вдоль полуокружности, п - число максимумов поля вдоль радиуса (как в круглом волноводе) и р - число максимумов поля по длине резонатора. Сравним поля Я, в прямоугольном волноводе (рис. 14.22, а) и Яю! 3 прямоугольном объемном резонаторе (рис. 1L22, б). Гра.
 £3.   Рис. 14.22. Взаимное в прямоугольном расположение электрического и магнитного полей волноводе (волна Нщ) и в прямоугольном объемном резонаторе (волна Hiqi). ничные условия в обоих случаях одинаковые. Так как л == О, то вдоль стороны b электрическое поле не изменяется и его силовые линии параллельны этой стороне резонатора. Индексы т = I и р = 1 означают, что в резонаторе напряженность электрического поля в середине сторон а и / максимальна, а по краям равна нулю. Магнитные линии перпендикулярны электрическим силовым линиям и, замыкаясь возле стенок резонатора, располагаются параллельно стенкам, как этого требуют граничные условия. сравнивая поля в волноводе и в резонаторе, замечаем существенные различия между ними: в волноводе поперечная составляющая магнитного поля и электрическое поле, которое также поперечно, совпадают по фазе (см. сечения АЛ, ВВ); в резонаторе же между этими составляющими, судя по различиям полей в сечении DD относительно полей в сечениях СС и FF, имеется сдвиг на Хв/4. Это отражает физическую сущность явлений. По оси волновода, согласованного с нагрузкой, распространяются бегущие волны.  Рис. 14.23. Электрическое и магнитное поля волны /Дог в прямоугольном резонаторе. для НИХ характерно совпадение ПО фазе электрического и магнитного полей во времени и в пространстве. В объемном резонаторе существуют стоячие волны, для которых характерен сдвиг между электрическими и магнитным полями на четверть периода во времени и на Яв/4 в пространстве. Показанная на рис. 14.23 волна Яюг отличается тем, что по узкой стороне b поперечного сечения отсутствуют стоячие волны, по широкой стороне а .укладывается одна стоячая полуволна и по длине резонатора / укладываются две стоячие полуволны, причем электрические силовые линии находятся в поперечной плоскости. На рис. 14.24 изображены для сравнения волна Hqi в круглом волноводе и волна Яоц в цилиндрическом резонаторе. При возбуждении волны Яо1 в круглом волноводе линии электрического поля полностью расположены в поперечной плоскости и имеют форму концентрических окружностей с центром на оси волновода (m = 0); на радиусе имеется один максимум {п = 1); линии маг- яитного поля охватывают линии электрического поля. Аналогично распределяются поля в цилиндрическом резонаторе при Яоц, так как в этом случае индексы m и п для волновода и резонатора совпадают. Вместе с тем, имеются различия: в волноводе максимумы электрического поля Е и поперечной составляющей магнитного поля На совпадают, а в резонаторе они смещены на KJi.  Рис. 14.24. Электрическое и магнитное поля волны Hqi в круглом волноводе и волны Яо11 в цилиндрическом резонаторе.   Тороидальные и коаксиальные резонаторы. Тороидальные резонаторы (рис. 14.25) отличаются от волноводных более сложным профилем поперечного сечения. В средней части с - d, е - / расстояние между стенками тороидального резонатора меньше, чем по краям, где поперечное сечение имеет круглую (рис. 14.25, а) или прямоугольную (рис. 14.25, б) форму. Примером использования тороидальных резонаторов могут служить электронные приборы сверхвысоких частот (например, клистроны), в которых электронная лампа и колебательная цепь конструктивно объединены. Электронный поток, проходя через отверстия в близко расположенных сгенках резонатора (на рис. 14.25 отверстия не показаны), возбуждает в его полости электромагнитные колебания. Малое расстояние между стенками позволяет сократить время пролета электронов в резонаторе, а это очень важно при генерировании и усилении колебаний сверхвысоких частот. Форма профиля резонатора определяет структуру возбуждаемых электромагнитных полей (рис. 14.26). Электрическое поле в основном концентрируется во внутренней части резонатора, где расстояние между стенками невелико, т. е. эта часть резонатора имеет преимущественно емкостный характер, а периферийная часть где главным образом расположено магнитное поле, эквивалентна индуктивности. Следовательно, тороидальный резонатор с неко-400 Рис. 14.25. Тороидальные резонаторы круглого (а) и прямоугольного {б) сечения. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 [132] 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |