2.10. СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ АМПЛИТУДАМИ СВЧ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Поскольку дипольный магнитный момент диэлектрического резонатора пропорционален амплитуде поля внутри резонатора
важно установить связь между амплитудой
и амплитудой магнитного поля линии передачи, возбуждающего резонатор. Метод расчета [98] заключается в следующем.
Диэлектрический резонатор представлен эквивалентным резонансным витком тока. Равенство соответствующих параметров диэлектрического резонатора и витка определяет условия эквивалентности. Одним из них является равенство тока смещения в диэлектрическом резонаторе и тока в эквивалентном витке, т. е.
Полный ток смещения в диэлектрическом резонаторе равен
где
ток, определяемый соотношением (2.80);
площадь сечения резонатора вдоль продольной оси. Таким образом,
С учетом изменения поля вдоль осей
(причем интегрирование вдоль оси у проводится в пределах
при
колебаниях Н-вида в прямоугольном диэлектрическом резонаторе можно получить
где множитель
определяется формулой (2.84).
При определении тока в эквивалентном витке будем считать, что ток обусловлен напряжением
создаваемым в витке полем волновода
т. е.
где
эффективная площадь витка. При этом ток в витке при резонансе равен
где
сопротивление, определяемое из известных формул для запасаемой энергии
и сопротивления контура
где
собственная добротность резонансного витка. Таким образом,
и выражение для тока в витке принимает вид
В силу условия эквивалентности
и с учетом формул (2.105), (2.109) имеем
Для установления в окончательном виде связи между амплитудами поля
учтем, что энергия, запасаемая в резонаторе, определяется соотношением (2.97), а эффективная площадь
определяемая из условия равенства магнитных моментов диэлектрического резонатора (2.86) и эквивалентного витка
равна
Из соотношения (2.110) с учетом (2.85) и (2.111) имеем
где множитель
равен
Для цилиндрического резонатора соотношение между амплитудами поля Но и
имеет также вид (2.112), однако множитель
равен
Из соотношений (2.112) — (2.114) видно, что с помощью диэлектрического резонатора можно получить очень большую концентрацию СВЧ магнитного поля. Это является необходимым как для СВЧ спектроскопии, так и для технических применений [46].