Разработка и применение метода частичных областей для расчета функциональных узлов СВЧ и КВЧ диапазонов

• Автор: Белов, Юрий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 381 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ МЧО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

1.1. Введение

1.2. МЧО с непрерывным спектром собственных функций во внутренних задачах электродинамики

1.3. Использование МЧО для исследования волноведущих структур

со сложной формой поперечного сечения

1.4. Расчет волноводов со сложной формой поперечного сечения на ос-

нове МЧО с НССФ. Метод выделения «доминирующей части» непрерывного спектра

1.5. МЧО в задачах расчета продольно-регулярных направляющих

структур с частичным диэлектрическим заполнением

1.6. Применение МЧО с НССФ для исследования прямоугольного вол-
новода с диэлектрической вставкой. Учет особенностей электрического поля вблизи диэлектрического ребра
1.7. МЧО в задачах о собственных колебаниях цилиндрических металлодиэлектрических резонансных структур
1.8. Исследование цилиндрического МДР на основе альтернативных
вариантов МЧО
1.9. Разработка МЧО для расчета продольно-нерегулярных волноводов
и волноводно-резонансных структур
1.10. Заключение
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЧ НА ОСНОВЕ ЭКРАНИРОВАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ
2.1. Введение
2.2. Особенности расчета цилиндрического экранированного ДР мето-
дом частичных областей с дискретным набором собственных функций
2.3. Расчет спектра колебаний ДР на диэлектрической подложке в цилиндрическом экране
2.4. Исследование механически перестраиваемого экранированного
кольцевого ДР
2.5. Расчет добротности экранированных диэлектрических резонаторов,
возбуждаемых на азимутальных колебаниях
2.6. Расчет экранированного цилиндрического ДР на основе МЧО
с непрерывным спектром собственных функций
2.7. Заключение
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
РЕЗОНАТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АППАРАТУРЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕД И МАТЕРИАЛОВ
3.1. Введение
3.2. Расчет резонатора ЭПР радиоспектроскопа
3.3. Результаты исследования цилиндрического резонатора с диэлек-
трическим стержнем и запредельными отверстиями в торцах на основе различных вариантов МЧО
3.4. Цилиндрический резонатор с диэлектрическим стержнем и отвер-
стиями в торцах как измерительная ячейка для исследования параметров диэлектриков
3.5. Цилиндрический резонатор со вставкой из поглощающего диэлектрика
3.6. Расчет резонансного датчика температуры «точки росы»
3.7. Заключение
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЧ ГЕНЕРАТОРОВ
4.1. Введение
4.2. Активный резонатор рубидиевого квантового генератора
4.3. Резонатор квантового дискриминатора
4.4. Колебательная система диапазонного СВЧ генератора на основе
цилиндрического резонатора, перестраиваемого диэлектрическим стержнем
4.5. Микрополосковая колебательная система твердотельного СВЧ
генератора, стабилизированного диэлектрическим резонатором

4.6. Колебательная система генератора на диоде Ганна волноводной
конструкции, стабилизированного объемным резонатором
4.7. Заключение
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛНОВОДОВ С
ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ
5.1. Введение
5.2. Решение уравнения Гельмгольца для гладкого эллиптического волновода
5.3. Расчет предельной мощности, передаваемой по эллиптическому
волноводу
5.4. Двухслойный экранированный эллиптический волновод с резистивной пленкой
5.5. Расчет критических частот волн НЕ^ и НЕ" и фазовой постоянной
волны НЕ* в эллиптическом волноводе с прямоугольным гофром
5.6. «Импедансный» метод расчета критических частот и фазовых по-
стоянных волн в эллиптическом волноводе с гофром синусоидального профиля
5.7. Расчет коэффициента затухания
5.8. Заключение
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ РЕЗОНАТОРОВ С ЧАСТИЧНЫМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЗАПОЛНЕНИЕМ
6.1. Введение
6.2. Характеристические уравнения колебаний резонатора
с зеркалами эллиптического профиля, содержащего конфокальный диэлектрический цилиндр
6.3. Методика и результаты численного анализа характеристических
уравнений
6.4. Селекция высших типов колебаний в открытом резонаторе со сфе-
рическими зеркалами с помощью частичного заполнения его диэлектриком
6.5. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе [36] с помощью МПР исследовались резонансные явления в скачкообразном расширении прямоугольного волновода. Показано, что этот метод обладает существенными преимуществами по точности расчета по сравнению с МЧО, основанным на выделении 40 в виде короткозамкнутого отрезка волновода, ортогонального основному. МПР оказывается одним из наиболее эффективных вариантов МЧО, используемых для исследования волн прямоугольного коаксиала (или О-волновода), рис. 1.2. Алгоритмы [76, 77], составленные на основе «послойного» разбиения структуры, рис. 1.2а, (в силу симметрии структуры рассматривается лишь одна четверть ее поперечного сечения), приводят к решению СЛАУ высоких порядков, что связано, с одной стороны, со значительными затратами машинного времени, с другой, с накоплением ошибки. Более точный и быстродействующий алгоритм получается [28] при разбиении сечения линии на 40 с выделением «уголковой» области (область 3 на рис. 1.26) и представлением поля в ней в виде двух наборов СФ. Согласно используемой в диссертации терминологии, метод расчета, использованный в [28], представляет собой ни что иное, как МПР для линий с Т-волнами. В работе [78] аналогичный подход применяется для расчета экранированной полосковой линии передачи, которую при конечной толщине центрального проводника можно рассматривать как прямоугольный коаксиал с частичным диэлектрическим заполнением.
Несмотря на указанные выше достоинства МПР, высокую эффективность алгоритмов на его основе, этот метод, в отличие от других ранее рассмотренных вариантов МЧО, с математической точки зрения является нестрогим. Действительно, для области АВЕН в Г-образном волноводе, рис. 1.1, или области 3 в прямоугольном коаксиале, рис. 1.26, отсутствуют граничные условия, соответствующие краевой задаче Штурма-Лиувилля. Как отмечалось выше, для таких 40 полная система СФ образует непрерывный спектр, а представление поля в этих областях дискретными наборами подходящим образом подобранных СФ является приближенным. Как было показано на примере ряда задач [28, 36, 78], такой подход зачастую дает вполне