
【电】 waveguide resonator
wave guide
【计】 waveguide
【化】 waveguide
resonator
【化】 resonator
【医】 resonator
波导共振器(Waveguide Resonator)是微波工程中的关键器件,指利用金属波导结构在特定频率下产生电磁场谐振的装置。其工作原理基于电磁波在波导封闭空间内的反射与相长干涉,当波导尺寸满足谐振条件时,特定模式的电磁能量会在腔内形成稳定驻波。
谐振条件
谐振频率取决于波导几何尺寸与传播模式。以矩形波导为例,其TMₘₙₚ或TEₘₙₚ模式的谐振频率公式为:
$$ f_{res} = frac{c}{2sqrt{mu_r epsilon_r}} sqrt{ left( frac{m}{a} right) + left( frac{n}{b} right) + left( frac{p}{d} right) } $$
其中 (a, b, d) 分别代表波导宽边、窄边和长度尺寸,(m,n,p) 为模式整数,(c) 为光速。
能量约束机制
金属波导壁形成电磁边界条件(如切向电场为零),迫使电磁波在腔内多次反射。当波导长度 (L = p cdot lambda_g/2)((lambda_g) 为导波波长,(p) 为正整数)时,正向与反向波相位匹配,实现谐振。
品质因数(Q值)
表征能量存储与损耗比,计算公式为:
$$ Q = 2pi frac{text{存储能量}}{text{周期能量损耗}} $$
导体损耗与介质损耗是主要影响因素,通常可达数千至百万量级。
现代波导共振器已发展出介质填充、超材料加载等变体,并在太赫兹波段与光子集成电路中拓展应用。
参考文献
波导共振器是结合波导结构和共振原理的装置,主要用于电磁波或声波的频率选择、能量储存及信号处理。其核心特点是通过特定结构设计,在特定频率下产生强烈共振响应。以下是详细解析:
波导共振器由波导(引导电磁波或声波传输的物理结构)和共振单元组成。当外部激励频率与其固有频率匹配时,系统发生共振,能量在波导内高效存储或传输。例如,在微波工程中,它常表现为金属空腔或介质谐振器结构。
如需更详细的技术参数或应用案例,(结构设计)及(高频应用)。
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