Собственные волны коаксиальных четырехреберных волноводов. Теория

Автор(и)

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

##submission.downloads##

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

Том 57 № 1 (2014)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2014 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.