Прямоугольный резонатор
В отличии от LC-контура который используется на низких частотах а не на СВЧ диапазоне, объемный резонатор имеет существенные отличия которые мы вскроем в этой главе.
Простейший объемный резонатор-это резонатор прямоугольного сечения, полученный путем закорачивания металлическими стенками торцов отрезка волновода.

Коренное отличие объемного резонатора от LC-контура состоит в том, что объемный резонатор имеет бесконечное множество собственных частот, на которых он может резонировать.Стенки объемного резонатора идеально проводящие.
Рассмотрим электродинамические задачи по определению собственных частот объемного резонатора.
Колебательный процесс в резонаторе представляет собой стоячие волны, в отличии от волновода, где существует бегущая волна.
Бегущая волна: 
Стоячие волны:
и 
Рассмотрим наложение двух волн: 
Мы должны потребовать выполнение граничных условий: касательная составляющей
на поверхности проводника должна обращаться в
.
Получим систему алгебраических уравнений:


Применяем формулу Эйлера для второго уравнения:



, 
Из теории волноводов известно что: 
Используя связь:
, получаем: 
- подставим в выражение выше, получим: 
Окончательно получим: 
Где для H типов колебаний (
) числа: 
-
и
одновременно не могут обращаться 
Для
типов: 
Из набора значений
,
и
, для основного типа колебаний выбираются значения, которые обеспечивают наименьшую вариацию поля. Если резонатор имеет размеры:
, то основными типами колебаний в резонаторе будут:
и 
Как следует из формулы для собственных частот объемного резонатора, число собственных колебаний составляет бесконечное множество.

Неидеальный металл приведет к размывам спектра. С учетом конечной проводимости стенок объемного резонатора величина собственной частоты резонатора будет уменьшаться, т.к. за счет скин-эффекта линии размыва резонатора возрастут. При возрастании частоты расстояние между частотами собственных колебаний уменьшается. С учетом конечной проводимости стенок объемного резонатора величина собственной частоты резонатора будет уменьшаться, поскольку за счет эффекта скин – слоя линейные размеры резонатора будут возрастать, при условии, что стенки резонатора не из идеального металла.

Рассмотрим зависимость компонент напряженности электрического и магнитного полей в объемном резонаторе от координат 
H тип колебания (
):


E тип:


(математически переход от Н к Е типу равносилен изменению фазы сомножителей на π/2).
Рассмотрим понятие добротности объемного резонатора.
Добротность объемного резонатора есть отношение запасенной энергии к потерянной за период колебаний.

Как зависит добротность от частоты колебаний? Получим требуемую зависимость, используя физический подход в счет запасенной энергии и энергии потерь


Величина
в конечном счете определяется габаритами.