Метод добутку областей на задачі про власні хвилі узагальненої щілинної лінії передачі з контуром поперечного перерізу у вигляді довільного многокутника. Реалізація методу у вигляді обчислювального алгоритму, призначеного для знаходження власних хвиль.
Аннотация к работе
Дослідження також показали, що щілинні лінії передачі мають помітну (в порівнянні із смужковими лініями) частотну дисперсію хвильового опору та фазової швидкості. Вихідна конструкція щілинних ліній виявилась досить зручною для створення на її основі цілого ряду ліній та елементів. Дослідження характеристик ліній з найбільш загальним многокутним контуром стикається із суттєвими труднощами, звязаними з некоординатністю контуру поперечного перерізу хвилеводної структури, що розглядається. Наукова новизна дисертаційної роботи визначається класом поставлених задач, методами знаходження їх розвязку і результатами, що одержані вперше: Вперше в строгій постановці розвязана задача про власні хвилі узагальненої відкритої щілинної лінії, яка має довільний многокутний контур поперечного перерізу. Розроблені пакети прикладних програм розрахунку сталих розповсюдження та розподілу електромагнітних полів власних хвиль відкритих щілинних ліній передачі з поперечним перерізом складної форми, які можуть бути використані в системах автоматизованого проектування пристроїв міліметрового та субміліметрового діапазонів.
Список литературы
Розширена область застосування методу добутку областей. Метод модифіковано на задачі про власні хвилі для відкритих узагальнених щілинних хвилевидних структур з поперечним перерізом у вигляді довільного многокутника. Виконано обгрунтування процедури зрізання нескінченної системи лінійних алгебраїчних рівнянь, до якої зводиться розвязок відповідної крайової задачі.
Запропонована модифікація методу реалізована у вигляді обчислювальних алгоритмів, універсальних у названому класі задач та призначених для знаходження: сталої розповсюдження основної та вищих типів власних хвиль лінії передачі, що досліджується;
конфігурації електричного та магнітного полів вибраної моди зі спектру власних хвиль.
Достовірність і ефективність розробленого алгоритму підтверджена розв?язуванням модельних задач та порівнянням отриманих результатів з даними інших авторів.
Досліджені на строгому рівні електродинамічні властивості відкритих щілинних ліній різних конфігурацій, а саме: проаналізовані дисперсійні криві основної та перших двох вищих типів власних хвиль відкритої двощілинної лінії передачі, визначені границі одномодового діапазону цієї лінії;
досліджені залежність дисперсійних властивостей відкритої двощілинної лінії передачі від геометричних параметрів її поперечного перерізу та діелектричної проникності середовища заповнення;
досліджені розподіли електричного і магнітного полів основної та вищих типів власних хвиль відкритої двощілинної лініі передачі (рис. 1 а) та двох її модифікацій (рис. 1 б, в) ; встановлені певні типи симетрії в цих розподілах і на їх основі запропонована класифікація хвиль у двощілинних лініях передачі з однорідним діелектричним заповненням;
виявлена можливість часткової фільтрації вищих мод двощілинної лінії передачі, яка обумовлена наявністю зламу бокових провідних граничних поверхонь.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
Chumachenko V. P., Krapyvny O. V., Zasovenko V. G. Solution of the eigenmode problem for an open generalized transmission line by domain product technique//IEICE Trans. Electron. - 1997. - V. E80-C, N 11. - P. 1476-1481.
Chumachenko V. P., Krapyvny O. V., Zasovenko V. G. Solution method of the eigenmode problem for a generalized slot line by the domain product technique// Microwave & Optical Technology Lett. - 1997. - V. 16, N 4. - P. 236-241.
Крапивной А. В. Электродинамический анализ дискретного спектра собственных частот открытой двущелевой линии// Радиотехника. Всеукраинский межведомственный научно-технический сборник. - 1998. - Вып. 105. - С. 40-46.
Засовенко В. Г., Крапивной А. В., Чумаченко В. П. Алгоритм расчета характеристик обобщенной щелевой линии методом произведения областей// Материалы 5-й Крымской конф. “СВЧ-техника и спутниковые телекоммуникационные технологии”. - Том 1. - Севастополь: ред. “Вебер”. - 1995. - С. 103-106.
Chumachenko V. P., Krapyvny O. V., Zasovenko V. G. Computation of the eigenmodes’ system of generalized slotline by means of the domain product technique//Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory. - Lviv (Ukraine). - 1996. - P. 76-79.
Chumachenko V. P., Krapyvny O. V., Zasovenko V. G. Numerical analysis of generalized slotline on the basis of domain product technique// Proc. International Symp. on Antennas and Prop. - Chiba (Japan). - 1996. - V. 2. - P. 285-289.
Chumachenko V. P., Krapyvny O. V., Zasovenko V. G. Electrodynamic analysis of the eigenmode system of open bilateral slot line// Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory. - Kharkov (Ukraine). - 1998. - P. 798-801.
Крапивний О. В. Електродинамічний аналіз узагальненої щілинної лінії передачі. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01. 04. 03 - радіофізика. - Дніпропетровський державний університет, Дніпропетровськ, 1999.
Дисертацію присвячено задачі про власні хвилі щілинних ліній передачі, які мають довільний многокутний контур поперечного перерізу. За допомогою методу добутку областей крайова задача зведена до нескінченної системи лінійних алгебраїчних рівнянь, розвязок якої знаходяться методом редукції. Проведено дослідження дисперсійних властивостей та розподілів електромагнітних полів перших трьох хвиль відкритої двощілинної лінії передачі. Вивчено вплив на ці характеристики величини зламу бічних провідних стінок. Заропонована класифікація системи власних хвиль названої лінії.
Ключові слова: щілинна лінія, власні хвилі, метод добутку областей, стала розповсюдження, лінії рівної амплітуди.
Крапивной А. В. Електродинамический анализ обобщенной щелевой линии передачи. - Рукопись.
Дисертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01. 04. 03 - радиофизика. - Днепропетровский государственный университет, Днепропетровск, 1999.
Диссертация посвящена решению задачи на собственные волны щелевых линий передачи, имеющих произвольный многоугольный контур поперечного сечения. Сложная многоугольная внутренняя область исследуемой структуры рассматривается как общая часть (произведение) некоторых простых базисных областей, имеющих геометрию, допускающую разделение переменных в уравнении Гельмгольца, которому удовлетворяют продольные компоненты полей искомых собственных волн. Величины, подлежащие определению, во внутренней и внешней областях представляются рядами в терминах функций Матье. Граничная задача сводится к системе интегродифференциальных уравнений относительно искомых функций, а на ее основе - к бесконечной системе линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) относительно коэффициентов упомянутых разложений. Показано, что такая СЛАУ является системой второго рода с матричным оператором, вполне непрерывным в некотором пространстве числовых последовательностей, и к ней применим метод редукции. Постоянные распространения собственных волн могут быть найдены как корни характеристического уравнения, являющегося условием существования нетривиального решения однородной системы достаточно высокого порядка.
Предложенное решение задачи на собственные волны реализовано в виде двух пакетов программ, предназначенных для расчета постоянной распространения и распределения полей собственных волн. Проведены исследования их численной (внутренней) сходимости и контрольные расчеты известных структур, изученных другими авторами. В качестве тестовых использованы задачи на собственные волны однощелевой линии передачи, имеющей замкнутый (за исключением щели) проводящий контур поперечного сечения и двущелевой линии передачи с бесконечными боковыми каналами. В целом численные эксперименты подтвердили эффективность развитого подхода и достоверность получаемых с его помощью результатов.
Проведен электродинамический анализ основной и двух первых высших волн двущелевой линии передачи. Кроме обычной двущелевой структуры рассмотрены собственные волны двущелевых линий с изломом боковых проводящих стенок вовнутрь и наружу. Исследовано влияние значения диэлектрической проницаемости заполнения волновода, ширины щелей и величины изломов боковых стенок назначения постоянных распространения и распределение электромагнитных полей указанных волн.
Ключевые слова: щелевая линия, собственные волны, метод произведения областей, постоянная распространения, линии равной амплитуды.
Krapyvny A. V. Electrodynamic analysis of the generalized slot line. - Manuscript.
Thesis for a candidate degree by speciality 01. 04. 03 - radiophysics. - Dnepropetrovsk State University, Dnepropetrovsk, 1999.
The dissertation deals with the eigenmode problem for a slot line having cross-sectional contour in the form of arbitrary polygon. Based on the domain product technique boundary-value problem is reduced to a homogeneous system of infinite matrix equations of the second kind. The system can be solved using truncation procedure. Investigations of the dispersion characteristics and the distributions of the electromagnetic fields are carried out for a bilateral slot line. For the above line, effect of the break of the lateral perfectly conducting walls on the eigenmode propagation constants and on the corresponding field distributions is studied. The classification of the line eigenmodes is proposed.