Собственные волны коаксиальных четырехреберных волноводов. Теория

Автор(и)

  • Федор Федорович Дубровка журнал "Известия вузов. Радиоэлектроника", Україна https://orcid.org/0000-0002-3485-6822
  • Степан Иванович Пильтяй Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Україна https://orcid.org/0000-0002-6927-8663

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347014010014

Ключові слова:

собственная волна, коаксиальный четырехреберный волновод, краевая задача электродинамики, метод интегрального уравнения, условия на ребре, ортогональная базисная функция, полином Гегенбауэра, ТЕМ волна, ТЕ волны, ТМ волны, сходимость решений

Анотація

Представлены решения граничных задач электродинамики для собственных волн коаксиальных четырехреберных волноводов методом интегральных уравнений с использованием предложенных систем ортогональных базисных функций, корректно учитывающих сингулярное поведение поля на ребрах. Приведенные формулы позволяют рассчитать критические волновые числа и распределения электрического и магнитного полей волн типов ТЕМ, ТЕ и ТМ при наличии ребер на внутреннем или на внешнем проводящем цилиндре. Проведен анализ сходимости численных решений для критических волновых чисел в зависимости от количества базисных функций и парциальных мод. Показано, что для расчета критических волновых чисел с остаточной погрешностью, меньшей 0,1%, достаточно использовать 7 предложенных ортогональных базисных функций, корректно учитывающих сингулярность поля на ребрах, и 21 парциальную моду.

Посилання

Suntheralingam N. Electromagnetic modelling of ridged waveguide resonator loaded bandpass filters / N. Suntheralingam, N. Mohottige, D. Budimir // IEEE Antennas and Propagation Society Int. Symp. : APSURSI, 11–17 July 2010, Toronto, Canada. — Toronto, 2010. — P. 1–4. — DOI : 10.1109/APS.2010.5560905.

Dai D. Compact broadband polarizer based on shallowly-etched silicon-on-insulator ridge optical waveguides / D. Dai, Z. Wang, N. Julian, J. E. Bowers // Optical Fiber Communication and National Fiber Optic Engineers Conf. : OFC/NFOEC, 2011, Los Angeles, USA. — Los Angeles, 2011. — P. 1–3. — DOI : 10.1364/OE.18.027404.

Ruiz-Bernal M. A. Higher order modes of the ridged coaxial waveguide / M. A. Ruiz-Bernal, M. Valverde-Navarro, G. Goussetis, J.-L. Gomez-Tornero, A. P. Feresidis // 36th European Microwave Conf. : 10–15 Sept. 2006, Manchester, UK. — Manchester, 2006. — P. 1221–1224. — DOI : 10.1109/EUMC.2006.281197.

Tang Y. Analysis of quadruple-ridged square waveguide by multilayer perceptron neural network model / Yiming Tang, Jianzhong Zhao, Wen Wu // Asia-Pacific Microwave Conf. : APMC, 12–15 Dec. 2006, Yokohama, Japan. — Yokohama, 2006. — P. 1912–1918. — DOI : 10.1109/APMC.2006.4429782.

Xu J. Analysis of elliptical ridged waveguide / Jin Xu, Wenxiang Wang, Yubin Gong, Yanyu Wei // Infrared Millimeter Waves and Teraherz Electronics : Joint 31st Int. Conf. and 14th Int. Conf., IRMMW-THz, 18–22 Sept. 2006, Shanghai, China. — Shanghai, 2006. — P. 265. — DOI : 10.1109/ICIMW.2006.368473.

Akgiray A. Design and measurements of dual-polarized wideband constant-beamwidth quadruple-ridged flared horn / A. Akgiray, S. Weinreb, W. Imbriale // Antennas and Propagation : IEEE Int. Symp., APSURSI, 3–8 July 2011, Spokane, USA. — Spokane, 2011. — P. 1135–1138. — DOI : 10.1109/APS.2011.5996483.

Coutts G. M. Wideband diagonal quadruple-ridge orthomode transducer for circular polarization detection / G. M. Coutts // IEEE Trans. Antennas Propag. — June 2011. — Vol. 59, No. 6. — P. 1902–1909. — DOI : 10.1109/TAP.2011.2122219.

1.3-μm laterally tapered ridge waveguide DFB lasers with second-order Cr surface gratings / Chan Il Yeo, Sung Jun Jang, Jae Su Yu, Yong Tak Lee // IEEE Photonics Technol. Lett. — Nov. 2010. — Vol. 22, No. 22. — P. 1668–1670. — DOI : 10.1109/LPT.2010.2079323.

Serebryannikov A. E. Fast coupled-integral- equations-based analysis of azimuthally corrugated cavities / A. E. Serebryannikov, O. E. Vasylchenko, Klaus Schuenemann // IEEE Microwave Wireless Compon. Lett. — May 2004. — Vol. 14, No. 5. — P. 240–242. — DOI : 10.1109/LMWC.2004.827833.

Amari S. A pole-free modal field-matching technique for eigenvalue problems in electromagnetics / S. Amari, J. Bornemann // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Sept. 1997. — Vol. 45, No. 9. — P. 1649–1653. — DOI : 10.1109/22.622938.

Balaji U. Radial mode matching analysis of ridged circular waveguides / U. Balaji, R. Vahldieck // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — July 1996. — Vol. 44, No. 7. — P. 1183–1186. — DOI : 10.1109/22.508660.

Rong Y. Characteristics of generalized rectangular and circular ridge waveguides / Yu Rong, K. A. Zaki // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Feb. 2000. — Vol. 48, No. 2. — P. 258–265. — DOI : 10.1109/22.821772.

Yu S. Y. Classical eigenvalue mode-spectrum analysis of multiple-ridged rectangular and circular waveguides for the design of narrowband waveguide components / Seng Yong Yu, Jens Bornemann // Int. J. Numer. Model.: Electronic Networks, Devices and Fields. — 2009. — Vol. 22, No. 6. — P. 395–410. — DOI : 10.1002/jnm.716.

Sun W. Analysis and design of quadruple-ridged waveguides / Weimin Sun, C. A. Balanis // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Dec. 1994. — Vol. 42, No. 12. — P. 2201–2207. — DOI : 10.1109/22.339743.

Sun W. Analysis of double- or quadruple-ridged waveguides by a magnetic surface integral equation approach / W. Sun, C. A. Balanis // Dig. Int. Symp. IEEE Antennas and Propag. — June 1993. — Vol. 31. — P. 181–184. — DOI : 10.1109/APS.1993.385373.

Sun W. MFIE analysis and design of ridged waveguides / Weimin Sun, C. A. Balanis // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Nov. 1993. — Vol. 41, No. 11. — P. 1965–1971. — DOI : 10.1109/22.273423.

Amari S. Application of a coupled-integral- equations technique to ridged waveguides / S. Amari, J. Bornemann, R. Vahldieck // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Dec. 1996. — Vol. 44, No. 12. — P. 2256–2264. — DOI : 10.1109/22.556454.

Amari S. Accurate analysis of scattering from multiple waveguide discontinuities using the coupled- integral-equations technique / S. Amari, J. Bornemann, R. Vahldieck // J. Electromagnetic Waves and Applications. — Dec. 1996. – Vol. 10. — P. 1623–1644.

Analysis of ridged circular waveguides by the coupled-integral-equations technique / S. Amari, S. Catreux, R. Vahldieck, J. Bornemann // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — May 1998. — Vol. 46, No. 5. — P. 479–493. — DOI : 10.1109/22.668645.

Amari S. On the acceleration of the coupled- integral-equations technique and its application to multistub E-plane discontinuities / S. Amari, J. Bornemann, R. Vahldieck // J. Electromagnetic Waves and Applications. — 1999. — Vol. 13, No. 4. — P. 539–554. — DOI : 10.1163/156939399X00268.

Волноводы сложных сечений / Г. Ф. Заргано, В. П. Ляпин, В. С. Михалевский, [и др.]. — М. : Радио и связь, 1986. — 124 с.

Jarvis D. A. Design of double-ridged rectangular waveguide of arbitrary aspect ratio and ridge height / D. A. Jarvis, T. C. Rao // IEE Proc. Microwaves, Antennas Propag. — Feb. 2000. — Vol. 147, No. 1. — P. 31–34. — DOI : 10.1049/ip-map:20000013.

Дубровка Ф. Ф. Решение краевой задачи электродинамики для секторных коаксиальных ребристых волноводов методом интегрального уравнения / Ф. Ф. Дубровка, С. И. Пильтяй // Радиоэлектроника. — 2012. — Т. 55, № 5. — C. 3–16. — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347012050019.

Дубровка Ф. Ф. Собственные волны секторных коаксиальных ребристых волноводов / Ф. Ф. Дубровка, С. И. Пильтяй // Радиоэлектроника. — 2012. — Т. 55, № 6. — C. 3–14. — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347012060015.

Пат. 88320 UA, Int. Cl. H 01 Q 13/00. Багатодіапазонна коаксіальна рупорна система / Ф. Ф. Дубровка, Р. Ф. Дубровка, Ю. А. Овсяник. — № a 2007 03407 ; заявл. 29.03.2007 ; опубл. 12.10.2009. — 8 с.

Дубровка Ф. Ф. Характеристики излучения и согласования нового двухдиапазонного коаксиального рупора с частичным диэлектрическим заполнением / Ф. Ф. Дубровка, Ю. А. Овсяник, Р. Ф. Дубровка // Радиоэлектроника. — 2012. — Т. 55, № 12. — C. 41–46. — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347012120059.

Дубровка Ф. Ф. Анализ коаксиальных рупоров с частичным диэлектрическим заполнением / Ю. А. Овсяник, Ф. Ф. Дубровка, Р. Ф. Дубровка // Радиоэлектроника. — 2013. — Т. 56, № 1. — C. 3–23. — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347013010019.

The designing, manufacturing, and testing of a dual-band feed system for the Parkes radio telescope / C. Granet, H.Z. Zhang, A. R. Forsyth, G. R. Graves, P. Doherty, K. J. Greene, G. L. James, P. Sykes, T. S. Bird, M. W. Sinclair, G. Moorey // IEEE Antennas Propag. Mag. — June 2005. — Vol. 47, No. 3 — P. 13–19. — DOI : 10.1109/MAP.2005.1532537.

A dual-band feed system for the Parkes radio telescope / C. Granet, H. Z. Zhang, K. J. Greene, G. L. James, A. R. Forsyth, T. S. Bird, R. N. Manchester, M. W. Sinclair, P. Sykes // Dig. Int. Symp. IEEE Antennas and Propag. — July 2001. — Vol. 39. — P. 296–299. — DOI : 10.1109/APS.2001.959722.

Collin R. E. Field Theory of Guided Waves / R. E. Collin. — New York : IEEE Press, 1991. — 852 p.

Mittra R. Analytical Techniques in the Theory of Guided Waves / R. Mittra, S. W. Lee. — New York : Macmillan, 1971. — 302 p.

NIST Handbook of Mathematical Functions / F. W. J. Olver, D. W. Lozier, R. F. Boisvert, C. W. Clark. — New York : Cambridge University Press, 2010. — 968 p.

Van Bladel J. G. Electromagnetic Fields / J. G. Van Bladel. — New Jersey : Wiley–IEEE Press, 2007. — 1176 p.

Dubrovka F. F. Electrodynamics boundary problem solution for sectoral coaxial ridged waveguides by integral equation technique / F. F. Dubrovka, S. I. Piltyay // Radioelectron. Commun. Syst. — 2012. — Vol. 55, No. 5. — P. 191–203. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272712050019.

Dubrovka F. F. Eigenmodes of sectoral coaxial ridged waveguides / F. F. Dubrovka, S. I. Piltyay //Radioelectron. Commun. Syst. — 2012. — Vol. 55, No. 6. — P. 239–247. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272712060015.

Dubrovka F. F. Radiation and matching characteristics of a novel dual-band dielectric loaded coaxial horn / F. F. Dubrovka, Y. A. Ovsianyk, R. F. Dubrovka // Radioelectron. Commun. Syst. — 2012. — Vol. 55, No. 12. — P. 559–562. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272712120059.

Ovsianyk Yu. A. Analysis of dielectric loaded hybrid mode coaxial horns / Yu. A. Ovsianyk, F. F. Dubrovka, R. F. Dubrovka // Radioelectron. Commun. Syst. — 2013. — Vol. 56, No. 1. — P. 1–19. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272713010019.

Опубліковано

2014-01-20

Як цитувати

Дубровка, Ф. Ф., & Пильтяй, С. И. (2014). Собственные волны коаксиальных четырехреберных волноводов. Теория. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 57(1), 3–30. https://doi.org/10.20535/S0021347014010014

Номер

Розділ

Оригінальні статті