Винтовой резонатор

Винтовой резонатор — это пассивный электрический компонент , который можно использовать в качестве резонатора фильтра .

Физически винтовой резонатор представляет собой проволочную спираль, окруженную квадратным или цилиндрическим проводящим экраном. Один конец спирали соединен с экраном, а другой конец оставлен открытым (Weston, 2001, стр. 660). Устройство работает как коаксиальный резонатор , но оно намного короче, поскольку спиральный внутренний проводник снижает скорость распространения волны (Ланкастер, 2006, стр. 99).

Как и резонаторы с полостью , спиральные резонаторы могут достигать добротности в 1000 с. Это связано с тем, что на высоких частотах скин-эффект приводит к тому, что большая часть тока протекает по поверхности спирали и экрана. Покрытие стенок экрана и спирали материалами с высокой проводимостью увеличивает добротность по сравнению с добротностью голой меди (Blattenberger, 1989).

Длина провода составляет четверть интересующей длины волны. Спираль навита в пространстве, зазор между витками равен диаметру проволоки (Блаттенбергер, 1989). Если открытый конец спирали находится близко к торцевой крышке металлического экрана, длина несколько уменьшается из-за емкости между проводником и экраном (Whittaker, 2000, стр. 227).

Соединение с резонатором может быть достигнуто с помощью ответвителя, припаянного к спирали на некотором расстоянии от закороченного конца. Входное сопротивление изменяется в зависимости от расстояния от закороченного конца под действием трансформатора импеданса . Точка ответвления выбирается таким образом, чтобы добиться согласования импеданса с подключенной цепью. Настроить резонатор можно, вставив винт в центральную ось спирали (Weston, 2001, стр. 660). Другими используемыми средствами входной и выходной связи являются связь проводной петли с магнитным полем вблизи закороченного конца или емкостная связь зонда вблизи открытого конца. Связь между резонаторами в многорезонаторном фильтре часто просто достигается с помощью отверстий в экранировании между ними (Whittaker, 2000, стр. 227).

Спиральные резонаторы хорошо подходят для частот УВЧ в диапазоне от 600 до 1500 МГц (Блаттенбергер, 1989).

Уравнения расчета

$Q=35.9\cdot d\cdot {\sqrt {f}}$

$Z_{o}={\frac {136190}{d\cdot f}}$

$h=1.5\cdot d$

Q - добротность (безразмерная)
$Z_{o}$ - волновое сопротивление резонатора (Ом)
d - средний диаметр спирали (см)
h - высота спирали (см)
f - частота (МГц)

(Блаттенбергер, 1989)

Ссылки

Кирт Блаттенбергер, «Проектирование винтового резонатора», RF Cafe , 1989.
М. Дж. Ланкастер, Применение высокотемпературных сверхпроводников в пассивных микроволновых устройствах , издательство Кембриджского университета, 2006 г. ISBN 0521034175 .
Дэвид Уэстон, Электромагнитная совместимость: принципы и применение , второе издание, CRC Press, 2001 г. ISBN 0824788893 .
Джерри К. Уитакер, Справочник по электронике , CRC Press, 2000 г. ISBN 1420036866 .
Анатолий Иванович Зверев, Справочник по синтезу фильтров , стр.499-519, Wiley, 1967. OCLC 972252 .