План 1. Какими бывают резонаторы 2. Квазистационарное рассмотрение диэлектрическим включением 3. Квазистационарные резонаторы 4. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА резонатора с Какими бывают резонаторы Резонаторы – это электротехнические приборы или части электронных схем, в которых из-за особенностей их структуры возможны резонансные явления. В различных видах этих изделий этот эффект проявляется особым образом. Так, в электрических резонаторах он сопровождается резким увеличением амплитуды колебаний сигнала на определенной частоте. А в их механических аналогах тот же самый эффект наблюдается при возрастании размаха вибраций и амплитуды звукового сигнала (акустический резонанс). К этой же категории относятся устройства со «стоячей волной», представляющие собой полые волноводы в виде металлических коробов или коаксиальных труб. Зависит от конструкции и области применения, они могут иметь множество различных исполнений. В электронных цепях традиционно используются кварцевые элементы, которые специалисты называют просто «кварцами». В музыкальной сфере для настройки инструментов применяются камертоны или акустические устройства. Помимо этого к такому типу изделий относятся: Коаксиальные (полостные) резонаторы. Их механические и акустические объемные аналоги. Электрические схемы, настраиваемые на резонансные частоты. Первый тип подобных устройств широко применяется в волноводах, работающих на сверхвысоких частотах (в микроволновом диапазоне). Эти изделия, как правило, устанавливаются в схемах СВЧ генераторов, передатчиков и радиоприемников. Типичный представитель механических резонаторов – камертон, используемый при настройке некоторых видов музыкальных инструментов. Акустические объемные резонаторы Гельмгольца позволяют усиливать звуковой эффект за счет колебаний воздуха в полости с дополнительными отверстиями. В электронике резонансные явления достигаются за счет использования особых контуров, содержащих реактивные нелинейные элементы (емкости и индуктивности). Резонаторы этого типа представляют собой полый замкнутый объем, ограниченный продолговатым металлическим коробом особой конструкции. Его внутренние пространства устроены таким образом, чтобы электромагнитные колебания (например, радиоволны) могли отражаться от стенок волновода и образовывать так называемую «стоячую волну». Она получается в результате многократных наложений прямого и отраженного сигнала. В таком объеме нередко возникают комбинации из резонансных явлений, каждое из которых поддерживается на определенной частоте. Самая низкая из них, называемая «основной», зависит от ширины полости, выбираемой особым образом. Она должна быть равна половине длины волны, на которой происходит резонанс (λ/2). По этой причине объемные резонаторы применяются только при работе с микроволновыми колебаниями, длины волн которых достаточно малы. Это позволяет достигать требуемых резонансных эффектов в полостях сравнительно небольшого размера. К достоинствам резонаторов этого типа относят: Высокий показатель добротности. Сравнительно широкую полосу пропускания частот. Достаточно узкую резонансную кривую. Перечисленные характеристики позволяют использовать полостные элементы в качестве узкополосных фильтров. Помимо этого они нередко применяются в качестве узлов, задающих частотные характеристики в СВЧ генераторах. Их резонансная частота легко регулируется путем изменения размеров и объема внутренних полостей. Эта разновидность высокочастотных полостных резонаторов изготавливается в виде трубки с нитью накала и анодом, из которой откачан воздух. При производстве она помещается между полюсами постоянного магнита, поле которого оказывает воздействие на выбиваемые из накальной нити электроны. При своем пролете в сторону анода заряженные частицы под действием магнитных сил начинают двигаться не прямолинейно, а по спиральной траектории. По краям цилиндрической камеры имеются полости продольного вида. Они примыкают к внутреннему объему резонатора по своей длине и образуют с ним общее полостное пространство. Пролетая рядом с этими зонами, электроны формируют в них высокочастотную полевую структуру, которая оказывает дополнительное воздействие на частицы. Под действием этих сил электроны объединяются в группы, что приводит к возникновению высокочастотного резонанса в примыкающих полостях. Часть резонирующего поля удается «улавливать» с помощью короткой СВЧ антенны, подсоединяемой к волноводу и направляющей энергию поля в сторону нагрузки. В микроволновых печах в качестве нагрузочного объема используется камера с помещенным в нее разогреваемым продуктом. При установке магнетронов в радарах нагрузкой является антенна направленного действия. . Квазистационарное рассмотрение диэлектрическим включением резонатора с Квазистационарные резонаторы ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Егоров В.Н., Зуев Я.О., Костромин В.В., Ле Куанг Туен, Романов Б.С. Измерение малых диэлектрических потерь полимерных материалов в дециметровом диапазоне волн // Кабели и провода, 2017. – Т. 368, № 6. – С. 12-14 2. Егоров В.Н., Токарева Е.Ю., Ле Куанг Туен. Измерение внутренних размеров сверхвысокочастотных объёмных резонаторов // Измерительная техника, 2020. №10. – С. 65-72. DOI: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-10-65-72 3. Egorov V.N., Tokareva E.Yu. & Tuyen, L. Q. Measurement of the Inner Dimensions of Microwave Cavity Resonators // Measurement Techniques. – 2021. – Vol. 63. – P. 839–847. DOI: 10.1007/s11018-02101862-z 4. Егоров В.Н., Ле Куанг Туен. Новый подход к расчету коаксиального резонатора с укорачивающей емкостью // Известия ВУЗов. Физика, 2021. – Т. 64, № 6 (763). – С. 164-169. DOI: 10.17223/00213411/64/6/164 5. V. N. Egorov and Le Quang Tuyen. New approach to calculating the double coaxial resonator with a shortening capacitance // Russian Physics Journal. – Vol. 64, No. 6. October, 2021 (Russian Original No. 6, June, 2021). – P. 1153-1159. DOI: 10.1007/s11182-021-02435-x
