Электродинамический метод анализа многослойных цилиндрических структур

• Автор: Мительман, Юрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
РАДИАЛЬНО НЕОДНОРОДНОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ СТРУКТУРЫ
1Л Общее решение задачи возбуждения цилиндрической структуры
1.2 Метод эквивалентных линий для цилиндрической структуры
1.3 Скалярная функция Грина уравнения Бесселя для Е- и //-волн
1.4 Матрицы передачи слоя и границы
1.5 Моделирование границ областей
1.6 Расчет элементов эквивалентной схемы многослойной структуры
1.7 Представление продольных компонентов поля в виде суперпозиции
радиально распространяющихся волн
1.8. Выводы
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ЭКРАНИРОВАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР
2.1 Вывод основных расчетных соотношений
2.2 Расчет критических частот собственных волн
2.3 Дисперсионные характеристики экранированных волноводов
2.4 Коэффициенты затухания собственных волн
2.5 Выводы
ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА СТРУКТУР, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ КВАЗИ-Т ВОЛНЫ
3.1 Вывод основных расчетных соотношений
3.2 Критические частоты собственных волн
3.3 Особенности дисперсионных характеристик
3.4 Особенности коэффициентов затухания
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ОТКРЫТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР
4.1 Открытый диэлектрический волновод

4.2 Однопроводная линия с диэлектрическим укрытием
4.3 Полосковая линия, расположенная на проводящем цилиндре
4.4 Щелевая линия с цилиндрическим экраном
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Многослойные цилиндрические направляющие структуры используются в качестве линий передачи электромагнитной энергии, равно как и в качестве базовых элементов сложных устройств СВЧ (полосно-пропускающие фильтры, фильтры типов волн, аттенюаторы, направленные ответвители и др.), а также элементов антенных систем. При этом присутствие нескольких слоев материала в конструкции может быть обусловлено не только конструкцией содержащих их трактов, но и необходимостью защиты от внешнего воздействия, технологическими особенностями производства элементов и т.д.
Структура поперечного сечения направляющей системы и параметры сред, из которых состоит система, определяют ее электродинамические характеристики. Таковыми характеристиками являются длины распространяющихся волн в линии, их фазовая и групповая скорости, опосредованно выражающиеся коэффициентом фазы. При наличии металлических стенок с конечной проводимостью, электромагнитное поле распространяющейся в линии волны проникает в них, и переносимая волной энергия тратится на нагрев. В случае заполнения линии неидеальным материалом, поле волны создает в нем токи проводимости, что приводит к ослаблению поля в продольном направлении. В этих случаях к электродинамическим характеристикам добавляется коэффициент затухания.
Как правило, при анализе линий передачи интерес представляет комплексное волновое число (постоянная распространения), характеризующее одновременно и дисперсионные свойства линии передачи и ослабление поля волны в продольном направлении. Также для анализа могут быть использованы вторичные электродинамические характеристики, опирающиеся на волновые числа и их частотные зависимости, такие как коэффициент перекрытия по частоте, критические частоты, наклоны дисперсионных характеристик и т.д.

= 4 V*

(1.84)
(1.85)
где У, /£, - модальные напряжения и ток в сечении г = + 0 (справа от
границы слоев г и г-1, рис. 1.5), а , Ц - модальные напряжение и ток в сечении г = г}- 0 (слева от границы слоев г и г+1, рис. 1.5).

2,н(г),Х,(г)

Рис. 1.5 Эквивалентные напряжения и токи в Е- и //-линиях в г-м слое
В соответствии с (1.56), (1.58) напряжения и токи на границах слоя в эквивалентной £-линии могут быть определены следующим образом:
Ге(ГЪ) = Ге(Г1 )С2т(1-1’УЛ )~Яе{Г1 )Щ~Г- 52«(уЛ-1.УЛ )’
8, КйГ{
(гм) = КЕ(г)у—() Бт(УД_1>УЛ) “4(ГГ)~ сы (Ъ'м.УЛ), оР/ Г1
УЕ(ГГ) = (*м )с2и! (уд,УЛ-О + у/£( 1 Е Ч-
е' V/-!
4 (ГГ) = (>м )у 1я| (УЛ.УЛ-1) + 4 (*м)— (ул, УЛ-О-
оРг Гг
Поэтому матрицу передачи г-го слоя можно записать в виде
,.ЗД
ОЛУЛ-УД)
-7—Г
]ГГ1-Ат (УЛ-1*УЛ) С1т (УЛ-1,УЛ)
А.Р, п
(1.86)
(1.87)
(1.88) (1.89)
(1.90)