Калькулятор резонатора с круглой заполненной воздухом камерой

Круговые резонаторы цилиндрической полости являются основными компонентами в технике СВЧ, используемыми для фильтрации и выбора частот из-за их высокого коэффициента добротности и резонансных свойств. Представленный здесь калькулятор специально ориентирован на режим TM010, упрощая сложные расчеты, связанные с определением резонансной частоты, коэффициента добротности и полосы пропускания заполненных воздухом круговых резонаторов цилиндрической полости.

Историческая справка и важность

Круговые резонаторы цилиндрической полости сыграли важную роль в развитии СВЧ-технологии, обеспечивая точный контроль над резонансными частотами и позволяя создавать высокопроизводительные СВЧ-фильтры и генераторы. Их конструкция и принципы работы основаны на электромагнитной теории, использующей стоячие волны, образующиеся внутри резонансной полости.

Формула расчета

Резонансная частота \(f_r\), поверхностное сопротивление \(R_s\), нагрузочный коэффициент добротности \(Q_u\) и полоса пропускания по половинной мощности \(BW\) заполненного воздухом кругового резонатора цилиндрической полости в режиме TM010 рассчитываются с использованием сложных формул, включающих размеры полости, проводимость стенок полости и свойства электромагнитного поля внутри полости.

Пример расчета

Для круговой полости с радиусом 5 см, длиной 10 см и проводимостью стенки \(6.17 \times 10^7\) S/m расчеты дают резонансную частоту приблизительно 7,215 ГГц, поверхностное сопротивление около 0,0214 Ом, коэффициент добротности приблизительно 14060,44 и полосу пропускания около 513,141 кГц.

Важность и сценарии использования

Круговые резонаторы цилиндрической полости очень важны в различных микроволновых приложениях, включая радарные системы, спутниковую связь и СВЧ-фильтры. Их способность поддерживать высококачественные резонансные моды делает их неоценимыми в системах, требующих узких полос пропускания и высокой стабильности.

Распространенные вопросы

1. Почему режим TM010 специально используется в расчетах?

   • Режим TM010 часто используется из-за его простого распределения поля и высокого коэффициента добротности, что делает его идеальным для многих приложений СВЧ-резонаторов.

2. Как проводимость стенок резонатора влияет на его характеристики?

   • Более высокая проводимость приводит к более низкому поверхностному сопротивлению, что, в свою очередь, увеличивает коэффициент добротности резонатора, что позволяет добиться более узкой полосы пропускания и более высокой селективности.

3. Можно ли применять эти расчеты к полостям других форм?

   • Хотя принципы схожи, конкретные формулы и структуры мод для полостей других форм отличаются, что требует отдельных расчетов.