ВОЗБУЖДЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ШЕПЧУЩЕЙ ГАЛЕРЕИ В ДИСКОВОМ ПЛАНАРНОМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РЕЗОНАТОРЕ ЩЕЛЬЮ СВЯЗИ

Исследованы спектральные и энергетические характеристики дискового планарного диэлектрического резонатора (ДР), возбуждаемого на модах высших порядков типа шепчущей галереи (ШГ) в 8-миллиметровом диапазоне длин волн. Диаметр планарного ДР составлял несколько длин волн в материале диэлектрика, а его высота была много меньше длины волны. Диэлектрический диск располагался плоскими основаниями между двумя проводящими зеркалами. Таким образом, электромагнитное поле резонатора ограничивалось по высоте планарного диска двумя проводящими поверхностями. Резонансные свойства такой структуры определялись условием полного внутреннего отражения волн от криволинейной поверхности диэлектрического диска. Предложен способ эффективного возбуждения мод ШГ в дисковом планарном ДР – щелью связи в металлическом зеркале резонатора. Показано, что при таком способе возбуждения достигается режим запредельной связи с планарным ДР. При этом модовый спектр такого резонатора относительно разрежен. Установлено, что добротность планарного ДР в основном определяется потерями в его диэлектрическом материале и омическими потерями в металлических зеркалах, поскольку радиационные потери при соответствующем соотношении длины волны и диаметра диэлектрического диска могут быть незначительны. Для диска высотой 1 мм, диаметром 78 мм, изготовленного из фторопласта-4 и расположенного между латунными зеркалами, добротность планарного ДР может достигать 1500 на высокочастотном краю 8-миллиметрового диапазона длин волн. Выработаны рекомендации относительно повышения добротности планарных диэлектрических резонаторов и по уменьшению их размеров.

1. Диэлектрические резонаторы / М. Е. Ильченко [и др.] ; под ред. М. Е. Ильченко. – М.: Радио и связь, 1989. – 328 с.

2. Квазиоптические твердотельные резонаторы / А. Я. Кириченко [и др.]. – Киев: Наук. думка, 2008. – 296 с.

3. Vedrenne, C. Whispering-Gallery modes in dielectric resonators / C. Vedrenne, J. Arnaud // Proc. Inst. Elect. Eng. – 1982. – Vol. 129, N 4. – P. 183–187.

4. Experimental conditions for the excitation of thin disk whispering-gallery-mode resonators / V. Yurchenko [et al.] // Progress in Electromagnetics Research C. – 2013. – Vol. 43. – P. 29–40.

5. Annino, G. Study on planar whispering gallery dielectric resonators. I. General properties / G. Annino, M. Cassettari, M. Martinelli // Int. J. of Infrared and Millimeter Waves. – 2002. –Vol. 23, N 4. – P. 597–615.

6. Annino, G. Study on planar whispering gallery dielectric resonators. II. A multiple-band device / G. Annino, M. Cassettari, M. Martinelli // Int. J. of Infrared and Millimeter Waves. – 2002. – Vol. 23, N 4. – P. 617–634.

7. Haiyong, Quan. Analyses of whispering-gallery modes in small resonators / Haiyong Quan, Zhixiong Guo // J. of Micro/Nanolithography. – 2009. – Vol. 8, N 3. – P. 1–7.

8. Analysis of stacked whispering gallery dielectric resonators for submillimeter ESR spectroscopy / G. Annino [et al.] // Chem. Phys. Lett. – 1997. – Vol. 281, N 4-6. – P. 306–311.

9. Santhosh Kumar, G. D. V Whispering Gallery Modes of Planar Dielectric Resonators in LTCC Technology / G. D. V. Santhosh Kumar, K. C. James Raju // Research Areas and 2013 International Conference on Microelectronics, Communications and Renewable Energy (AICERA/ICMiCR), 2013 Annual International Conference on. – P. 474–479.

10. Ji, Y. A High-Q Millimeter-Wave Dielectric-Resonator Bandpass Filter Using Whispering-Gallery Modes / Y. Ji, X. S. Yao, L. Maleki // The Telecommunications and Mission Operations Progress Report (TMO Progress Report). – 2000. – Vol. 42, N 141. – P. 1–11.

11. Иванов, Е. Н. Повышение эффективности возбуждения дисковых диэлектрических резонаторов / Е. Н. Иванов, А. А. Карачев, Д. П. Царапкин // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 1987. – Т. 30, № 10. – С. 68–69.

12. Гинзтон, Э. Л. Измерения на сантиметровых волнах / Э. Л. Гинзтон. – М.: Изд-во иностр. лит., 1960. – 519 с.