WYKAD TWCZ Prof dr hab Janusz A Dobrowolski
WYKŁAD TWCZ Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 1
WYKŁAD TWCZ Obwody rezonansowe WCZ prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Politechnika Warszawska Instytut Systemów Elektronicznych ul. Nowowiejska 15/19, 00 -665 Warszawa e-mail: JAD@ise. pw. edu. pl, tel: (48 -22) 8253709 fax: (48 -22) 8252300 Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 2
WYKŁAD TWCZ Wnęka rezonansowa i jej obwody zastępcze Częstotliwość rezonansowa: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 3
WYKŁAD TWCZ Dobroć Q: Dla obwodu równoległego: Dla obwodu szeregowego: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 4
WYKŁAD TWCZ Impedancja wejściowa obwodu szeregowego r. LC Zwe │Zwe│ Moduł impedancji Częstotliwość rezonansowa Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska Szerokość pasma 3 d. B 5
WYKŁAD TWCZ Impedancja wejściowa obwodu równoległego RLC Z=1/Y │Zwe│ Moduł impedancji Szerokość pasma 3 d. B Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 6
WYKŁAD TWCZ Dobroć obwodu rezonansowego obciążonego QL: Dobroć zewnętrzna rezonatora QZ : Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 7
WYKŁAD TWCZ Model obwodowy rezonatora w postaci zwartego na obu końcach odcinka linii transmisyjnej Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 8
WYKŁAD TWCZ Metalowy rezonator prostopadłościenny l = p λg/2 Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 9
WYKŁAD TWCZ Dla falowodu metalowego prostokątnego, dla obu rodzajów fali elektromagnetycznej TEmn i TMmn : Częstotliwości rezonansowe: v – prędkość światła w ośrodku wypełniającym falowód Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 10
WYKŁAD TWCZ Rozkład pola E-M rodzaju TE 101 w metalowym rezonatorze prostopadłościennym Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 11
WYKŁAD TWCZ Częstotliwości rezonansowe rezonansowych rozkładów pól EM w metalowych wnękach cylindrycznych: Rodzaje TEmnp Rodzaje TMmnp Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 12
WYKŁAD TWCZ Rozkłady pól E-H w metalowej wnęce cylindrycznej Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 13
WYKŁAD TWCZ Rozkład pola E-H w półfalowym rezonatorze współosiowym Fala elektromagnetyczna TEM P = 1, l = λ/2 Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 14
WYKŁAD TWCZ Rezonator mikropaskowy Rozwarcie Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 15
WYKŁAD TWCZ Odcinek linii transmisyjnej jako obwód rezonansowy Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 16
WYKŁAD TWCZ Gdy wokół pewnej częstotliwości f 0 impedancje dwóch obwodów są takie same i parametry nachylenia immitancji są takie same, lub to takie obwody są sobie równoważne (w okolicy częstotliwości f 0) Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 17
WYKŁAD TWCZ Dla rozwartego na końcu odcinka linii transmisyjnej: gdzie α – stała tłumienia, a β stała fazowa Rozwinięcie wokół punktu βl = π/2 Dla szeregowego obwodu r. LC o parametrach skupionych: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 18
WYKŁAD TWCZ Równoważność obu obwodów, gdy: r = Z 0 α l oraz Częstotliwość rezonansowa odpowiada długości fali rezonansowej Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 19
WYKŁAD TWCZ Dla zwartego na końcu odcinka linii transmisyjnej : Przy częstotliwości spełniającej warunek: β 0 l = π/2 Dla równoległego obwodu RLC o parametrach skupionych: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 20
WYKŁAD TWCZ Równoważność obwodów, gdy: G = 1/R = Y 0 α l oraz Częstotliwość rezonansowa odpowiada warunkowi: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 21
WYKŁAD TWCZ Cylindryczny rezonator dielektryczny Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 22
WYKŁAD TWCZ Dla rodzaju rezonansowego TE 01δ Przy warunkach: a – promień, 0, 5 < a/H <2 oraz 30 <εr < 50 H – wysokość rezonatora tangens strat materiału dielektrycznego rezonatora Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 23
WYKŁAD TWCZ Parametry rezonatorów dielektrycznych z ceramiki wieloskładnikowej [ x 10 -6 o. C-1] Skład ceramiki Ba 2 Ti 9 O 20 (Zr, Sn)Ti. O 4 (Sr, Ca)[(Li, Nb), Ti]O 3 Ba. Ti 4 O 9 (Ca, SR)(Ba, Zr)O 3 = Q dla 4 GHz 8000 -10000 3500 (9 GHz) 7000 -10000 2000 -3000 [10 -6 40 34 -37 39 -46 38 29 -32 +2 +220 +30 -70 +15, +3 ± 50 - temperaturowy współczynnik stałości częstotliwości rezonansowej Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 24
WYKŁAD TWCZ Mechaniczne przestrajanie rezonatora dielektrycznego; charakterystyki przestrajania Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 25
WYKŁAD TWCZ Rezonator dielektryczny sprzężony z linią mikropaskową W rezonatorze dielektrycznym. TEo 1δ Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 26
WYKŁAD TWCZ Obwód zastępczy rezonatora dielektrycznego sprzężonego z linią transmisyjną RD Z 0 Cd Z Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 27
WYKŁAD TWCZ Impedancja wejściowa obwodu: Lm/Ld – zależy od d – odległości RD od metowego paska linii mikropaskowej Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 28
WYKŁAD TWCZ Rezonator YIG, a) układ z pętlą sprzęgającą b) obwód zastępczy H 0 Zwe YIG Rl Zwe Pętla sprzęgająca γ = 2, 8 MHz/Oe = 0, 03519 MHz/A/m Ll C G L Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 29
WYKŁAD TWCZ Impedancja wejściowa: Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 30
WYKŁAD TWCZ Pasmowoprzepustowy układ transmisyjny z rezonatorem YIG U 2 YIG U 1 Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 31
WYKŁAD TWCZ Układy sprzężeń rezonatorów ze „światem zewnętrznym” a) Przewodząca sonda (antenka) wprowadzona do obszaru rezonatora w miejscu zagęszczenia linii sił pola elektrycznego. Sonda ta jest pobudzana przez odpowiednią linię transmisyjną przesyłającą energię elektromagnetyczną do rezonatora. b) Wprowadzona do rezonatora metalowa pętla umieszczona w obszarze rezonatora, gdzie występuje pole magnetyczne. Powierzchnia tej pętli musi być prostopadła do linii sił pola magnetycznego występującego w tym obszarze rezonatora. c) Otwór w ściance metalowej wspólnej dla wnęki i linii transmisyjnej w takim miejscu, gdzie linie sił pola elektrycznego lub magnetycznego we wnęce będą zgodne z liniami sił pola w linii transmisyjnej doprowadzającej energię do wnęki. d) Strumień elektronów modulowany sygnałem o częstotliwości równej częstotliwości rezonansowej wnęki, przechodzącego przez obszar wnęki, w którym występuje pole elektryczne, w kierunku zgodnym z liniami sił pola elektrycznego. Przykładami takiego sprzężenia są klistronowe lampy mikrofalowe, wzmacniające i generacyjne [2]. e) Przyrząd półprzewodnikowy, np. dioda Gunna lub tranzystor, umieszczony w miejscu występowania we wnęce pola elektrycznego. f) Umieszczenie rezonatora otwartego, np. rezonatora dielektrycznego, w polu elektromagnetycznym linii transmisyjnej. Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 32
WYKŁAD TWCZ Układy sprzężeń rezonatorów ze „światem zewnętrznym” Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 33
WYKŁAD TWCZ Układy sprzężeń rezonatorów ze „światem zewnętrznym” Prof. dr hab. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska 34
- Slides: 34