РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В РАДИАЛЬНО ДВУХСЛОЙНОМ РЕЗОНАТОРЕ

January 21, 2013 by admin Комментировать »

Прокопенко Ю. В., Филиппов Ю. Ф., Шипилова И. А. Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины ул. ак. Проскуры, 12, г. Харьков – 61085, Украина Тел.: (057) 7203593, e-mail: prokopen@ire. kharkov. ua

Аннотация – Исследованы собственные колебания радиально двухслойного цилиндрического диэлектрического резонатора, ограниченного двумя идеально проводящими плоскими торцевыми поверхностями. Проведены численные исследования резонатора, внутренний слой которого заполнен веществами с различными комплексными диэлектрическими проницаемостями. Представлено распределение электромагнитного поля собственного колебания по радиусу резонатора. Показано влияние величины диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь внутреннего слоя на распределение поля собственного колебания резонатора.

I.                                       Введение

Таблица.

Электродинамический анализ радиально двухслойного резонатора лроведен в работе [1]. Получено характеристическое уравнение резонатора, решения которого определяют комплексные собственные частоты. Приведены выражения для компонент электромагнитного поля собственных колебаний. Проанализировано поведение поля при изменении радиуса внутреннего слоя резонатора. В [1] не рассмотрено распределение поля резонатора при заполнении его внутреннего слоя различными веществами. Наша работа посвящена исследованию электромагнитного поля собственного колебания резонатора, внутренний слой которого заполнен веществами с различными диэлектрическими проницаемостями. Проанализировано влияние параметров внутреннего слоя резонатора на характер распределения поля по радиусу и на поведение спектральных и энергетических характеристик резонатора.

II.                              Основная часть

в работе исследован радиально двухслойный цилиндрический резонатор, ограниченный двумя идеально проводящими плоскими торцевыми поверхностями. Слои резонатора изготовлены из диэлектриков с комплексными значениями диэлектрической проницаемости     (1-ь) {ν =1;2 – внутренний и

внешний слои резонатора соответственно).

На основании теоретических данных [1] проведены численные исследования структуры.

В таблице представлено распределение электромагнитного поля собственного колебания ТМ1510 радиально двухслойного резонатора.

Численные исследования лроведены для резонатора, внешний слой которого изготовлен из изотрол- ного кварца (ej =3,81, tgiJj =2×10’"’), а внутренний слой заполнен веществами с различными значениями εΐ и tg(5i. В работе представлены результаты исследований для eJ = 3; 6,5; 9. и tg<5i =0; 0,3; 0,6. Радиус внутреннего слоя резонатора = 0,9 cm, радиус внешнего слоя – 1,25 ст. Границы раздела слоев резонатора обозначены на рисунках вертикальными прямыми. Резонатор помещен в вакуум. Поле нормировано на максимальную величину.

При малых значениях диэлектрической проницаемости внутреннего слоя {ε[ = 3) поле сосредоточено во внешнем слое резонатора. С увеличением ε[ поле постепенно пересосредотачивается во внутренний слой {ε[ =9), проходя стадию «второй вариации по радиусу» (ε[ = 6,5). Процесс перехода поля во внутренний слой резонатора сопровождается уменьшением частоты собственных колебаний резонатора. При выполнении соотношения tg(5i <tg(52 с увеличением ε[ добротность увеличивается, а при tg(5i > tg(52 уменьшается.

С увеличением tg<5i поле во внутреннем слое резонатора начинает затухать, что сопровождается ростом собственной частоты и уменьшением добротности резонатора.

II.                                   Заключение

Исследовано собственное колебание ТМ1510 радиально двухслойного цилиндрического диэлектрического резонатора с идеально проводящими торцевыми поверхностями. Проведены численные исследования кварцевого резонатора, внутренний слой которого заполнен веществами с различными комплексными диэлектрическими проницаемостями. Получено распределение поля собственного колебания TMi5i о резонатора. Выяснено, что при увеличении диэлектрической проницаемости ε{ поле постепенно переходит во внутренний слой резонатора. При увеличении tg(5i часть поля, сосредоточенная во внутреннем слое, затухает. Эти процессы сопровождаются изменением спектральных и энергетических характеристик резонатора.

Работа выполнена при частичной поддержке НТЦУ по проекту № 2051.

IV.                           Список литературы

[1] Прокопенко Ю. В., Смирнова Т. А., Филиппов Ю. Ф., Ма- тяш О. А. Радиально-двухслойный квазиоптический диэлектрический резонатор для диэлектрометрии // Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения. – 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@ire.kharkov.ua

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^ =3.81,

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; 6.5; 9 and

tg(5i =0; 0.3; 0.6. Radius of the internal layer of resonator is yOj = 0.9 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.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты