Ta đã xét các dạng trường điện từ tồn tại trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng cùng các tính chất quan trọng của chúng. Tuy nhiên lại xuất hiện một vấn đề là các dạng trường trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng được tạo ra như thế nào và cần dẫn năng lượng từ chúng ra mạch ngoài ra sao.
Các phần tử dùng để tạo ra dạng trường mong muốn trong ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng được gọi là phần tử kích thích. Ngược lại các phần tử dùng để ghép năng lượng của dạng trường đã cho ra mạch ngoài gọi là phần tử liên kết hay phần tử ghép.
Theo nguyên lý tương hỗ trong lý thuyết trường điện từ, chúng ta nhận thấy nguyên tắc làm hoạt động của các phần tử kích thích và các phần tử ghép là tương tự nhau. Tức là cùng một phần tử có thể làm chức năng của phần tử kích thích và ngược lại cũng có thể làm chức năng của phần tử ghép tùy theo từng ứng dụng. Vì vậy, ở đây ta chỉ xét trường hợp phần tử kích thích.
Bài toán kích thích trường trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng là bài toán tìm trường điện từ trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng của nguồn đã cho với phân bố dòng đã biết trong phần tử kích thích. Để tìm nghiệm của nó, người ta tiến hành như sau: biểu diễn trường cần tìm trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng dưới dạng tổ hợp của các dạng trường đơn vị trong ống dẫn sóng và tổ hợp các dao động riêng trong hộp cộng hưởng với các hệ số khai triển cần tìm. Yêu cầu đặt ra là trường phải tìm tại vị trí đặt phần tử kích thích trùng với trường của nó có phân bố dòng đã cho. Khi đồng nhất các hệ số triển khai của chúng, ta tìm được kết quả của bài toán. Việc tính toán định lượng bài toán này sẽ dẫn đến việc xây dựng các sơ đồ tương đương thay thế của các phần tử kích thích.
Sau đây ta chỉ trình bày nguyên tắc hoạt động theo quan điểm định tính của các phần tử kích thích trường trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng.
Theo lý thuyết trường điện từ, các phần tử kích thích trường chính là các bức xạ nguyên tố. Chúng có dạng là các lưỡng cực điện, lưỡng cực từ hoặc tổ hợp của cả hai dạng trên. Do vậy, các phần tử kích thích trường trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng cũng gồm ba loại: loại điện, loại từ và loại nhiễu xạ. Nguyên tắc tạo trường của chúng tuân theo nguyên tắc của các bức xạ nguyên tố.
5.3.4.1.Phần tử kích thích dạng điện
Phần tử kích thích dạng điện được thực hiện bằng các que dò hay thăm kim loại mảnh đưa vào bên trong ống dẫn sóng hoặc hộp cộng hưởng. Muốn tạo ra dạng trường đơn vị hoặc dạng dao động riêng mong đợi, ta phải đặt que dò hay que thăm ở vị trí mà điện trường của trường đơn vị hay dạng dao động riêng là cực đại và phương của dò hay thăm phải song song với đường sức của điện trường. Phần tử kích thích loại điện này thường là phần kéo dài của lõi giữa ống dẫn sóng đồng trục hay cáp đồng trục đưa vào bên trong ống dẫn sóng có chiều dài xác định, còn lõi ngoài của ống đồng trục nối với thành ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng.
5.3.4.2.Phần tử kích thích dạng từ
Phần tử kích thích dạng từ được thực hiện dưới dạng vòng dây dẫn mảnh có diện tích nhỏ (lưỡng cực từ) được đưa vào trong ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng. Muốn tạo ra dạng trường đơn vị hoặc dạng dao động riêng mong muốn, ta đặt vòng dây kích thích dẫn năng lượng siêu cao tần từ nguồn ngoài vào trong ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng tại vị trí từ trường của dạng trường đơn vị hay dạng dao động riêng là cực đại và mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức từ trường của chúng.
5.3.4.3.Phần tử kích thích dạng nhiễu xạ
Phần tử kích thích dạng nhiễu xạ được thực hiện bằng cách xẻ các khe hẹp hay lỗ nhỏ trên thành ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng. Vì trên thành hay bên trong của ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng ứng với một dạng trường đơn vị hay dạng dao động riêng đã cho có phân bố dòng điện mặt xác định. Việc xẻ các khe hay lỗ trên thành ống dẫn sóng hay hộp cộng hưởng sẽ làm biến dạng phân bố của dòng điện mặt và thành phần tiếp tuyến của từ trường tại đây và khe hoặc lỗ trở thành nguồn bức xạ thứ cấp tương đương như một lưỡng cực từ hoặc tổ hợp của cả lưỡng cực điện và từ tùy theo vị trí và hình dạng của lỗ hay khe. Kích thích dạng nhiễu xạ rất thích hợp khi ghép nối giữa các ống dẫn sóng với nhau hoặc giữa ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng. Để tạo ra dạng trường đơn vị hay dạng dao động riêng mong muốn trong ống dẫn sóng và trong hộp cộng hưởng, ta cần xẻ khe hẹp hay lỗ nhỏ ở chỗ trên thành có dòng điện mặt của trường đã cho cực đại và cắt ngang dòng mặt này hoặc ở chỗ có thành phần tiếp tuyến của từ trường cực đại và khe hay lỗ song song với tiếp tuyến từ trường.
BÀI TẬP CHƯƠNG 5
Bài 5-1: Một hộp cộng hưởng chữ nhật có các kích thước a10cm b; 20cm L; 30cm. Độ dẫn điện của thành hộp là vô cùng lớn, điện môi bên trong là không khí. Tính tần số sóng trong hộp cộng hưởng với m1,n0,p1.
Bài 5-2: Tính và lập bảng các bước sóng cộng hưởng riêng trong hộp cộng hưởng chữ nhật rỗng có kích thướca7, 2cm b; 3, 4cm L; 10cmvới các dạng dao động hoạt động có trong
CHƯƠNG 6. MẠNG NHIỀU CỰC SIÊU CAO TẦN
Ngoài đường truyền và hộp cộng hưởng, trong kỹ thuật siêu cao tần còn sử dụng các phần tử thụ động tuyến tính và không tuyến tính khác nhau. Những phần tử này có cấu trúc rất đa dạng và có những tính chất đặc thù để đảm nhiệm các chức năng cần thiết. Khi nghiên cứu và ứng dụng các phần tử này, nếu dựa trên sự tính toán cấu trúc trường điện từ và tính các tham số đặc trưng bên trong của thiết bị thường gặp nhiều khó khăn do cấu trúc và điều kiện biên của chúng phức tạp. Hơn nữa với các phần tử này, người ta quan tâm chủ yếu đến công suất truyền, hệ số phản xạ và sự phối hợp trở kháng trên đường truyền. Các đặc tính điện bên ngoài của các phần tử (tức là các tham số phản ánh tính chất điện của các phần tử tại các mặt cuối của chúng) đủ cho phép ta giải quyết các nhu cầu trên. Khi nghiên cứu các tham số điện bên ngoài, ta sử dụng công cụ toán là đại số tuyến tính và các phép tính ma trận. Các phần tử siêu cao tần được xem là các “mạng nhiều cực siêu cao”