Прокопенко Ю В, Філіппов Ю Ф, Шипілова І А Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул ак Проскури, 12, м Харків – 61085, Україна Тел: (057) 7203593, e-mail: prokopen @ ire kharkov ua

Анотація – Досліджено власні коливання радіально двошарового циліндричного діелектричного резонатора, обмеженого двома ідеально провідними плоскими торцевими поверхнями Проведено чисельні дослідження резонатора, внутрішній шар якого заповнений речовинами з різними комплексними діелектричними проницаемостями Представлено розподіл електромагнітного поля власного коливання по радіусу резонатора Показано вплив величини діелектричної проникності і тангенса кута діелектричних втрат внутрішнього шару на розподіл поля власного коливання резонатора

I                                       Введення

Таблиця

Електродинамічний аналіз радіально двошарового резонатора лроведен в роботі [1] Отримано характеристичне рівняння резонатора, рішення якого визначають комплексні власні частоти Наведено вирази для компонент електромагнітного поля власних коливань Проаналізовано поведінку поля при зміні радіуса внутрішнього шару резонатора В [1] не розглянута розподіл поля резонатора при заповненні його внутрішнього шару різними речовинами Наша робота присвячена дослідженню електромагнітного поля власного коливання резонатора, внутрішній шар якого заповнений речовинами з різними діелектричними проницаемостями Проаналізовано вплив параметрів внутрішнього шару резонатора на характер розподілу поля по радіусу і на поведінку спектральних і енергетичних характеристик резонатора

II                              Основна частина

в роботі досліджено радіально двошаровий циліндричний резонатор, обмежений двома ідеально провідними плоскими торцевими поверхнями Шари резонатора виготовлені з діелектриків з комплексними значеннями діелектричної проникності (1-ь) {ν = 1 2 – внутрішній і

зовнішній шари резонатора відповідно)

На підставі теоретичних даних [1] проведено чисельні дослідження структури

У таблиці представлено розподіл електромагнітного поля власного коливання ТМ1510 радіально двошарового резонатора

Чисельні дослідження лроведени для резонатора, зовнішній шар якого виготовлений з ізотрол-ного кварцу (ej = 3,81, tgiJj = 2×10 “‘), а внутрішній шар заповнений речовинами з різними значеннями εΐ і tg (5i У роботі представлені результати досліджень для eJ = 3 6,5 9 та tg <5i = 0; 0,3; 0,6. Радіус внутрішнього шару резонатора = 0,9 cm, радіус зовнішнього шару – 1,25 ст. Межі розділу шарів резонатора позначені на малюнках вертикальними прямими. Резонатор поміщений в вакуум. Поле нормовано на максимальну величину.

При малих значеннях діелектричної проникності внутрішнього шару {ε [= 3) поле зосереджено в зовнішньому шарі резонатора Із збільшенням ε [поле поступово пересосредотачівается у внутрішній шар {ε [= 9), проходячи стадію «другої варіації по радіусу» (ε [= 6,5) Процес переходу поля у внутрішній шар резонатора супроводжується зменшенням частоти власних коливань резонатора При виконанні співвідношення tg (5i tg (52 зменшується

Із збільшенням tg <5i поле у ​​внутрішньому шарі резонатора починає затухати, що супроводжується зростанням власної частоти і зменшенням добротності резонатора.

II                                   Висновок

Досліджено власне коливання ТМ1510 радіально двошарового циліндричного діелектричного резонатора з ідеально провідними торцевими поверхнями Проведено чисельні дослідження кварцового резонатора, внутрішній шар якого заповнений речовинами з різними комплексними діелектричними проницаемостями Отримано розподіл поля власного коливання TMi5i про резонатора Зясовано, що при збільшенні діелектричної проникності ε {поле поступово переходить у внутрішній шар резонатора При збільшенні tg (5i частина поля, зосереджена у внутрішньому шарі, згасає Ці процеси супроводжуються зміною спектральних і енергетичних характеристик резонатора

Робота виконана за часткової підтримки НТЦУ за проектом № 2051

IV                           Список літератури

[1] Прокопенко Ю В, Смирнова Т А, Філіппов Ю Ф, Ма-тяш О А Радіально-двошаровий квазіоптичний діелектричний резонатор для діелектрометрії / / Питання атомної науки і техніки (ВАНТ) Серія: Плазмова електроніка і нові методи прискорення – 2004 – № 4

(4) – С 93-96

DISTRIBUTION OF AN ELECTROMAGNETIC FIELD OF EIGEN OSCILLATIONS IN A RADIALLY TWO-LAYERED RESONATOR

Prokopenko Yu V, Filipov Yu F, Shipilova I A

Usikov Institute of Radiophysics and Electronics

National Academy of Sciences of Ukraine

12, Akademika Proskury, Kharkov, 61085, Ukraine Tel: (057) 7203593 E-mail: prokopen@irekharkovua

Abstract – The eigen oscillations of radially two-layered cylindrical dielectric resonator bounded by twice perfect conductive flat end surfaces are studied The numerical researches were carried out for a resonator with internal layer filled by substances with different complex permittivity The distribution of an electromagnetic field of eigen oscillation along a radius of a resonator is shown The influence of permittivity value and loss tangent of internal layer on field distribution of eigen oscillation of a resonator is shown

I                                         Introduction

On the basis of the theoretical data obtained in [1] the studies of an electromagnetic field of eigen oscillation of radially two-layered cylindrical dielectric resonator were carried out at filling of its internal layer by substances with different permittivities The influence of internal layer parameters of a resonator on field distribution along a radius and on behaviour of its spectral and energy characteristics was analyzed

II                                        Main part

The two-layered cylindrical resonator bounded by twice perfect conductive flat end surfaces was studied

The numerical researches were carried out for a resonator, which has external layer out of quartz crystal {ε^ =381,

tgS2 = 2x10’’), and the internal layer was filled by substances with different values of eJ and tgiJj In Table the electromagnetic field distribution of TM1510eigen oscillation of radially two- layered resonator is shown for values ε[ = 3 65 9 and

tg(5i =0 03 06 Radius of the internal layer of resonator is yOj = 09 cm and radius of the external layer is /2 = 1 -25 cm The resonator placed at vacuum The field is normalized on maximum value

At small permittivity values of internal layer the field concentrated in an external layer of resonator With increase of ε{ the

field gradually moves in the internal layer that is accompanied by decrease of the eigen frequency of resonator At fulfillment

of condition tg(5i < tg(52 with increase of ε[ the Q-factor is increased and at tg<5i > tg<52 one is decreased Wth increase of tg(5i the field in the internal layer of resonator starts to

damp that is accompanied by increase of its eigen frequency and decrease of Q-factor

III                                       Conclusion

The field distribution of TM1510 eigen oscillation of two-layered resonator was studied when substances with different complex permittivities fill internal layer It was found out that at increase of ε[ permittivity the field is moved in an internal layer of resonator The part of field concentrated in an internal layer damps at increase of tg(5i These processes are accompanied by change of the spectral and energy characteristics of resonator

This work was partially supported by STCU under project No 2051

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р