Спиральный резонатор

Электронный компонент

Фильтр спирального резонатора для инжекции гетеродина приемника VHF. Вид снизу (закороченный конец) резонаторов. Платы гетеродина и усилителя RF крепятся к нижней части сборки и имеют петли, которые соединяются с резонаторами, образуя соответственно входные и выходные порты фильтра.

Спиральный 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 остается открытым (Weston, 2001, стр. 660). Устройство работает как коаксиальный резонатор, но оно намного короче, поскольку винтовой внутренний проводник снижает скорость распространения волны (Lancaster, 2006, стр. 99).

Подобно объемным резонаторам , спиральные резонаторы могут достигать Q-факторов в 1000. Это происходит потому, 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 Q по сравнению с чистой медью (Blattenberger, 1989).

Длина провода составляет четверть длины волны интереса. Спираль намотана в пространстве, зазор между витками равен диаметру провода (Blattenberger, 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).

Связь с резонатором может быть достигнута с помощью ответвления, припаянного к спирали на некотором расстоянии от закороченного конца. Входное сопротивление изменяется с расстоянием от закороченного конца из-за действия трансформатора сопротивления . Точка ответвления выбирается для достижения согласования сопротивления с подключенной цепью. Настройка резонатора может быть достигнута путем вставки винта в центральную ось спирали (Weston, 2001, стр. 660). Другие используемые средства связи входа и выхода - это связь проволочной 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 экране между ними (Whittaker, 2000, стр. 227).

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

Расчетные уравнения

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

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

${\displaystyle h=1.5\cdot d}$

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

(Блаттенбергер, 1989)

Ссылки

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