Адаптация численно-аналитических методов к расчету экранированных направляющих СВЧ-структур со взаимным и невзаимным заполнением

• Автор: Денисенко, Артем Александрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 241 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Методы электродинамического расчёта экранированных направляющих СВЧ- структур с различным заполнением
1.1 Введение
1.2 Метод частичных областей для расчёта неоднородных цилиндрических направляющих структур
1.3 Модифицированный метод Галеркина
1.4 Расчет направляющих структур с продольно намагниченными слоями на основе метода укороченных уравнений
1.5 Выводы
Глава 2 Расчёт круглого экранированного ферритового волновода методом укорочения дифференциального уравнения
2.1 Введение
2.2 Постановка краевой задачи и составление дисперсионного уравнения волн КЭФВ
2.3 Результаты численного решения дисперсионного уравнения волн КЭФВ
2.4 Распределение продольной составляющей плотности потока мощности в сечении КЭФВ
2.5 Вращение плоскости поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны в КЭФВ
2.6 Выводы
Глава 3 Расчёт круглого экранированного слоистого феррит-диэлектрического волновода методами МЧО и укорочения дифференциального уравнения
3.1 Введение
3.2 Постановка краевой задачи и составление дисперсионного уравнения волн КЭТФДВ с использованием метода укорочения дифференциального уравнения
3.3 Круглый экранированный волновод с аксиальным ферритовым стержнем (КЭФС)

3.3.1 Постановка задачи и результаты численного решения ДУ КЭФС
3.3.2 Влияние величины потерь в феррите на дисперсию волн круглого экранированного волновода с аксиальным продольно-намагниченным ферритовым стержнем
3.3.3 Влияние коэффициента заполнения волновода ферритом на дисперсию волн КЭФС
3.3.4 Распределение продольной компоненты плотности потока мощности в поперечном сечении КЭФС
3.4 Круглый экранированный волновод с аксиальной ферритовой трубкой
3.4.1 Постановка задачи и результаты численного решения ДУ КЭФТ
3.4.2 Распределение продольной компоненты плотности потока мощности в поперечном сечении КЭФТ
3.4.3 Влияние толщины ферритового слоя на дисперсию волн КЭФТ
3.4 Влияние соотношения магнитных параметров ферритовых сред на дисперсию волн круглого экранированного слоистого феррит-диэлектрического волновода (КЭСФДВ)
3.5 Изменение поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны в КЭСФДВ
Глава 4 Использование модифицированного метода Галеркина при расчете цилиндрических структур со взаимным и невзаимным заполнением
4.1 Введение
4.2 Применение ММГ для расчета дисперсии волн круглого экранированного волновода с неоднородным диэлектрическим наполнением
4.3 Применение ММГ для расчёта дисперсии волн круглого волновода с градиентным заполнением
4.4 Исследование дисперсионных свойств круглого экранированного ферритового волновода
4.5 Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы
Современная СВЧ-техника ставит перед разработчиками задачи, нацеленные на уменьшение массогабаритных параметров функциональных узлов, повышение их широкополосности и многофункциональности, обеспечение рассчётности характеристик. Проектируемые
электродинамические системы требуют высокой точности расчёта, определяемой адекватностью математических моделей и методами их реализации. По мере развития вычислительной математики и совершенствования ЭВМ появилась возможность использования всё более сложных математических моделей, достаточно точно отражающих свойства реальных систем. Многообразие существующих в настоящее время методов, прикладной электродинамики требует конкретизации правил и условий их практической реализации. Разработка рекомендаций по использованию тех или иных методов в конкретных случаях является актуальной проблемой.
Целый класс электродинамических систем [1-3], используемых в технике радиосвязи, радиолокации, навигации, оборонных областях радиоэлектроники и т.д., строит свою элементную базу на основе экранированных цилиндрических направляющих структур с различным заполнением. К настоящему времени достаточно подробно изучены как открытые [4-15], так и экранированные [4, 5, 12, 16-30] цилиндрические направляющие структуры с изотропным заполнением, разработаны методы их расчёта. Однако практическая реализация последних требует адаптации их к конкретным задачам.
Особый интерес вызывают невзаимные направляющие структуры, использующие при своём построении анизотропные среды, к которым, в частности, относятся ферриты. Ферриты [31,32] обладают целым комплексом интересных свойств, к которым следует отнести совмещенные в одном материале свойства ферромагнетика, диэлектрика и полупроводника,

Это дает нам алгебраическую систему из N линейных алгебраических
уравнений для определения коэффициентов ск . Найдя из нее коэффициенты, получим приближенное решение (1.14). В этом и заключается метод Г алеркина.
нелинейной. При этом больше чем 3-4 коэффициента найти трудно. Если же оператор линейный, то алгебраическая система (1.15) линейна и можно решать задачу с большим числом коэффициентов.
Метод Галеркина нашёл широкое применение при решении электродинамических задач. В соответствии с описанным подходом, электрическое и магнитное поля в электродинамической структуре представляется в виде сумм:
подлежащие определению при реализации метода.
Искомые векторы Е и Н должны удовлетворять уравнениям Максвелла, обобщающим закон электромагнитной индукции и опытный факт происхождения вихревого магнитного поля, записанным относительно комплексных амплитуд векторов напряженностей электрического и магнитного полей:
Если оператор А(и) нелинейный, то система (1.15) тоже будет

É = У a Ê ;
/ / п п’

(1.16)
П —
где Еп и Нп - известные собственные функции однородной краевой
задачи, по которым производится разложение, ап,п - коэффициенты,
rot Е = -îcûlH; rot H = ісоєЕ.