공기 채워진 직사각형 공진기 계산기

공기로 채워진 직사각형 공진기는 마이크로파 공학에서 필수적인 구성 요소로 선택적 필터 또는 주파수 표준 역할을 합니다. 이러한 공진기는 공동 내에서 전자기파 반사를 통해 정재파를 생성하는 원리로 작동합니다. TE_101 모드는 "TE"가 공동의 너비와 높이 방향에는 0이 아닌 성분을 갖지만 길이 방향에는 0인 횡 전기장을 나타내는 특정 작동 모드를 나타냅니다.

역사적 배경

공진기의 개념은 전자기학과 파동 이론의 초기 실험으로 거슬러 올라갑니다. 마이크로파 공진기의 실질적인 개발은 2차 세계 대전 동안 레이더 기술의 발전과 함께 추진되었으며 고주파 전자기파에 대한 이해와 응용에 있어 큰 도약을 이루었습니다.

계산 공식

TE_101 모드의 공기로 채워진 직사각형 공진기의 경우 공진 주파수 \(f\), 무부하 품질 계수 \(Q\) 및 반치폭 \(\Delta f\)는 공진기의 치수(길이 \(a\), 너비 \(b\) 및 높이 \(d\))와 재료의 전도도 \(\sigma\)를 사용하여 계산됩니다. 매질에서의 빛의 속도는 \(1/\sqrt{\mu\epsilon}\)으로 주어지며, 여기서 \(\mu\)는 투자율이고 \(\epsilon\)은 유전율이며 이러한 계산에서 중요한 역할을 합니다.

예시 계산

공동의 치수와 전도도가 주어지면 스크립트는 공진 주파수, 품질 계수 및 대역폭을 계산합니다. 예를 들어, 너비가 3cm, 길이가 5cm, 높이가 10cm이고 전도도가 \(6.17 \times 10^7\) S/m인 경우 계산된 공진 주파수는 3.35 GHz이고, 무부하 품질 계수는 15580.7이고, 반치폭은 215.272 kHz입니다.

중요성 및 사용 시나리오

직사각형 공진기는 높은 품질 계수와 정확한 공진 주파수로 인해 마이크로파 장치에서 신호 필터링, 발진기에서 주파수 안정화 및 다양한 측정 응용 분야에 널리 사용됩니다. 이들의 성능은 통신, 레이더 시스템 및 과학 연구 장비에서 중요합니다.

일반적인 FAQ

1. 왜 공기로 채워진 공동을 사용합니까?

   • 공기로 채워진 공동은 유전 손실을 최소화하여 더 높은 품질 계수와 더 안정적인 공진 주파수를 얻을 수 있습니다.

2. 공진기의 공진 주파수에 영향을 미치는 요소는 무엇입니까?

   • 공진 주파수는 주로 공동의 물리적 치수와 작동 모드(TE, TM 또는 TEM)에 의해 결정됩니다.

3. 전도도는 공진기 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

   • 공동 벽의 전도도가 높을수록 오믹 손실이 줄어들어 품질 계수가 높아집니다.

이러한 원리와 계산을 이해하는 것은 마이크로파 시스템과 구성 요소를 효율적으로 설계하고 구현하는 데 필수적입니다.