Электродинамический анализ сложных волноводных структур с диэлектрическим заполнением и плоско-поперечными неоднородностями

• Автор: Заргано, Геннадий Филиппович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 414 с. : ил.

Оглавление.

Введение
Г лава 1. Электродинамический расчет электромагнитных полей в волноводах сложных сечений с однородным диэлектрическим заполнением
1.1. Постановка краевой задачи
1.2. Граничные условия и классификация типов волн в волноводах сложных сечений
1.3. Расчет Н-волн методом частичных областей с учетом особенности электромагнитного поля на ребре
1.4. Расчет Е-волн методом частичных областей с учетом особенности электромагнитного поля на ребре
1.5. О сведении интегрального уравнения к конечной СЛАУ при решении электродинамических краевых задач
1.6. Особенности численной реализации алгоритма и анализ сходимости метода расчета
1.7. Графическое моделирование на ЭВМ электромагнитных полей в критическом режиме
1.8. Моделирование на ЭВМ пространственной структуры силовых линий электромагнитного поля
1.9. Анализ результатов расчетов критических волновых чисел волн в различных волноводах сложных
сечений
1.10. Параметры полых волноводов сложных сечений
1.10.1. Определение характеристического сопротивления...]
1.10.2. Определение предельной передаваемой мощности
1.10.3. Расчет постоянной затухания
Выводы
Глава 2. Применение МЧО с учетом особенности на ребре к расчету некоторых частных видов сложных волноводных структур
2.1. Расчет электромагнитных полей и критических волновых чисел в прямоугольном волноводе с
одним и двумя Т - выступами
2.2. Анализ модового состава Н-волн несимметричных желобковых волноводов

2.3. Расчет критических волновых чисел Н-волн в симметричных экранированных одножелобковых волноводах с продольными тонкими диафрагмами
2.4. Исследование модового состава желобковых волноводов с бесконечно протяженными
боковыми областями
Выводы
Глава 3. Электродинамический расчет структуры электромагнитных полей и критических волновых чисел в волноводах сложных сечений со слоистым диэлектрическим заполнением
3.1. Постановка краевой задачи и некоторые особенности собственных волн слоистых волноводов
3.2. Расчет квази Н-волн методом частичных областей
с учетом особенности поля на ребре
3.3. Расчет квази Е-волн методом частичных областей
с учетом особенности поля на ребре
3.4. Моделирование и визуализация пространственной
структуры квази Н- и квази Е-волн на ЭВМ
3.5. Анализ результатов численных расчетов и влияния диэлектрического заполнения в критическом режиме
3.6. Расчет параметров О-образного волновода и его различных модификаций со слоистым диэлектрическим заполнением
Выводы
Глава 4. Электродинамический расчет электромагнитных полей и постоянных распространения гибридных типов волн в волноводах сложных сечений со слоистым диэлектрическим заполнением
4.1. Постановка краевой задачи, граничные условия
и классификация гибридных типов волн
4.2. Представление электромагнитных полей при слоистом диэлектрическом заполнении
4.3. Алгебраизация задачи и определение постоянных распространения гибридных типов волн

4.4. Моделирование и визуализация структуры электромагнитных полей гибридных типов
волн на ЭВМ
4.5. Анализ результатов и влияния диэлектрического заполнения при расчете постоянной распространения
Выводы
Глава 5. Плоско-поперечные неоднородности в одномодовых
волноводах сложных сечений
5.1. Векторная постановка дифракционной задачи
5.2. Изложение метода анализа и вывод аналитических выражений для расчета параметров плоскопоперечных неоднородностей в волноводах сложных сечений
5.3. Анализ параметров плоско-поперечных неоднородностей с помощью матрицы рассеяния
5.4. Исследование сходимости метода расчета и точности полученных результатов
5.5. Анализ результатов расчетов параметров тонких диафрагм в волноводах сложных сечений
5.6. Исследование параметров торцевых сочленений волноводов сложных сечений
5.7. Исследование параметров плоско-поперечных сдвигов волноводов сложных сечений
Выводы
Глава 6. Электродинамический анализ параметров плоскопоперечных неоднородностей в волноводах сложных сечений в многомодовом режиме
6.1. Векторная постановка дифракционной задачи
6.2. Расчет параметров плоско-поперечных неоднородностей в волноводах сложных сечений в многомодовом режиме
6.3. Использование многомодовой матрицы рассеяния
для анализа плоско-поперечных неоднородностей
6.4. Исследование параметров тонких диафрагм в многомодовом режиме

основанные на решении интегральных уравнений, например, с помощью метода моментов или метода Галеркина [18, 20, 36, 195], или на вариационной формулировке [29,142, 196] и др. Более эффективны аналитические методы, однако областью их применения являются или простейшие структуры, в которых возможно решение методом разделения переменных, либо структуры, в которых возможно замкнутое решение методом факторизации [17, 25]. Численно-аналитические методы занимают промежуточное положение между прямыми численными и аналитическими методами. В них на промежуточном этапе проводится ряд аналитических преобразований и полученные в конечном итоге матричные уравнения имеют лучшую внутреннюю сходимость и физическую наглядность. К ним относятся модификации метода факторизации [17, 18, 25, 36], варианты метода полуобращения, в основе которых лежит обращение главной сингулярной части ОУ [32, 33, 155-159], МЧО с выделением логарифмической особенности в ядре ИУ [40, 153, 154]. В этих методах возможно проведение оценки погрешности результата.
Зачитывая рассмотренные методы решения, можно сделать вывод, что использование МЧО со строгим учетом особенностей электромагнитного поля на всех острых ребрах граничных поверхностей приводит к устойчивым быстросходящимся алгоритмам при решении двух- и трехмерных краевых и дифракционных задач для сложных волноводных структур, позволяющих разбиение на простые частичные области, в которых решение может быть найдено методом разделения переменных. Кроме того, аналитические выражения для электромагнитных полей, получаемые в этом случае, эффективны и удобны для дальнейшего их использования в методах расчета плоскостных и пространственных неоднородностей в ВСС. Метод не требует наличия мощных ЭВМ и специального программного обеспечения.
В данной главе рассматривается решение МЧО с учетом особенности поля на ребре внутренней электродинамической краевой задачи для сложной области поперечного сечения, состоящей из большого числа смежных прямоугольных областей с однородным диэлектрическим заполнением и изменяющимися граничными условиями на контуре сложной области. Проведена классификация типов волн в ВСС. Изложен алгоритм расчета Н- и Е-волн в ВСС. Рассмотрен вопрос о сведение ИУ к конечной СЛАУ, ее квазирегулярности и сходимости приближенного решения. Изложена методика плоскостного и пространственного моделирования электромагнитных полей Н- и Е-волн в ВСС в