Электромагнитные процессы в многослойных ступенчато-однородных круглых волноводах

• Автор: Жуков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Электромагнитные процессы в круглых многослойных
волноводах и методы их расчета
1.1. Характерные особенности многослойных волноведущих систем
1.2. Методы расчета многослойных волноведущих систем
1.2.1. Однородный волновод с изотропным заполнением. Дисперсионное уравнение и расчет составляющих электрического и магнитного полей
1.2.2. Двухслойный волновод с изотропным заполнением. Дисперсионное уравнение и расчет составляющих электрического и магнитного полей
1.2.3. Трехслойный волновод с изотропным заполнением. Дисперсионного уравнение и расчет составляющих электрического и магнитного полей
1.2.4. Дисперсионное уравнение для /V—слойного волновода с изотропным заполнением
1.2.5. Алгоритм определения констант интегрирования
1.2.6. Формирование дисперсионного уравнения
2. Численное интегрирование системы дифференциальных
уравнений
2.1. Постановка задачи
2.2. Начальные условия для расчета несимметричных типов волн
2.3. Постановка задачи численного интегрирования системы дифференциальных уравнений в случае бигиротропной среды
2.4. Основные результаты и выводы
3. Метод численного решения дисперсионного уравнения
3.1. Постановка задачи
3.2. Принцип аргумента и полиномиальная экстраполяция
3.3. Построение полинома и решение задачи экстраполяции
3.4. Проверка алгоритмов формирования и решения дисперсионного уравнения
3.4.1. Однородный волновод
3.4.2. Двухслойный волновод
3.4.3. Трехслойный волновод
3.5. Основные результаты и выводы
4. Электромагнитные процессы в запредельных круглых многослойных волноводах с изотропным заполнением
4.1. Постановка задачи
4.2. Однородный волновод
4.3. Двухслойный волновод
4.4. Трехслойный волновод
4.5. Расчет радиальной зависимости касательных составляющих электромагнитного поля волны Еоі в многослойном волноводе
4.6. Основные результаты и выводы
Заключение
Литература
Введение
Актуальность проблемы
Использование радиоволновых методов диэлектрометрического контроля качества исходных материалов и готовой продукции позволяет решать ряд актуальных технологических проблем в различных отраслях промышленности [1]. На практике в качестве элементной базы для систем диэлектрометрического контроля широко используют волноведущие структуры с неоднородным заполнением. Компоненты этой элементной базы также используются для синтеза различных активных и пассивных управляющих устройств СВЧ электроники [2, 3] таких как модуляторы, фазовращатели, аттенюаторы, фильтры, поляризаторы, замедляющие системы и т.д. На базе волноводов со слоистым заполнением разрабатывают эффективные устройства для термообработки и придания новых свойств различным материалам и средам [4, 5].
Широкий спектр использования многослойных волноведущих структур базируется на ряде присущих им важных свойств [6, 7]. К ним относятся; возможность получения малого затухания энергии волн и большой пропускной способности; возможность управления критической длиной волны, позволяющая изменять границы диапазона рабочих частот устройств на их основе [8]; существование в них волн с комплексными волновыми числами даже при отсутствии диссипации энергии в средах; инверсия критических частот; возможность получения равномерного распределения энергии поля в одном из слоев.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области разработки новых и практического использования известных методов анализа волноведущих структур с многослойным континуально неоднородным заполнением.
Диэлектрометрический контроль сложных многокомпонентных материалов характеризуемых в общем случае тензорными материальными параметрами, синтез эффективных управляющих устройств СВЧ электроники на базе волноведущих структур, требующий разработки адекватных формальных моделей и реализации на их основе новых технических решений, диктуют актуальность исследования электромагнитных процессов в многослойных волноводах.
В диссертационной работе предлагаются математические модели и

слой включает точку р = О, ./V—ый примыкает к внешнему экрану). В каждом слое присутствуют четыре касательные составляющие поля (Ег, Е9, Нг, Нр). Из анализа двух- и трехслойных волноводов (параграфы 1.2.2., 1.2.3.) видно, что эти составляющие для первого и АГ—го слоя запишутся через два неизвестных и уникальных для каждого слоя коэффициента (1.26,1.29,1.47,1.49). Для оставшихся N — 2 слоев касательные составляющие электрического и магнитного полей запишутся через четыре неизвестных коэффициента (1.48).
Матрица коэффициентов перед неизвестными для первого слоя имеет вид:
Л(Х1 р)
О МХ1Р)
5] = -И±(Х1р) (1.55)

4(Х1 р)
Для М—то слоя:

Для оставшихся слоев:

$п(ХМр)

-(Х1 р) XI
4-Л(х.Я
XI р

£/у

Фп(х)
п(ХгР) О
п{х>р)

. «Г

-{ЬгМп(х1р)

ЛЫр)
Оп(хмр)
0 -О'Лхио) Хм ) -4-°п(хмр) ХыР

Мкр) Щх.р)
-*Шр) -ё(х)
-МхгР) -$япЬар)
(1.56)
(1.57)
х)АЫр)
где г = 2
Используя непрерывность касательных составляющих электрического и магнитного полей на границах раздела слоев, записываем систему четырех однородных линейных уравнений для каждой из N — 1 границ раздела. В матричной форме эти системы можно записать в виде:
[Мг,)-5ш(п)][С,] = 0. (1.58)