ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 5
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.13
УДК 621.396.67
ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ВОЛНОВОДНЫЕ ПЕРЕХОДЫ В Е - ПЛОСКОСТИ
В. А. Калошин 1, К. Т. Нгуен 2
1 Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 125007, Москва, Моховая, 11-1
2 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), 141700, Долгопрудный Моск. обл., Институтский пер. 9
Статья поступила в редакцию 15 мая 2020 г.
Аннотация. С использованием численного моделирования на основе метода конечных элементов в программной среде ANSYS HFSS проведены исследования частотных характеристик коэффициентов отражения, прохождения и возбуждения высших мод в переходах прямоугольного волновода с одномодового сечения на многомодовое сечение в Е- плоскости. Рассмотрены плавные переходы со стенками в виде сопряженных поверхностей круговых цилиндров. Исследованы характеристики перехода в зависимости от размера выходного сечения и соотношения радиусов кривизны криволинейных стенок. Показано, что при увеличении выходного размера перехода в Е-плоскости к входному в 2-3 раза полоса рабочих частот может достигать 50%, но быстро падает с увеличением этого отношения. Исследованы также частотные характеристики линейных переходов с корректирующей линзой, в том числе с плоско-выпуклой диэлектрической линзой с криволинейной поверхностью в виде части кругового цилиндра и тороидальной метало- воздушной линзой. Показано, что полоса рабочих частот линейного перехода для обоих вариантов корректирующих линз достигает 37% при отношении выходного размера в Е – плоскости к входному более 8:1.
Ключевые слова: прямоугольный волновод, линейный переход, плавный переход, Е плоскость, диэлектрическая линза, металло-воздушная линза.
Abstract. Using numerical simulation based on the finite element method in ANSYS HFSS software, the frequency characteristics of the reflection, transmission, and excitation coefficients of higher modes in the transitions of a rectangular waveguide from a single-mode cross section to a multimode cross-section in the E-plane were studied. Smooth transitions with walls in the form of conjugating surfaces of circular cylinders are considered. The characteristics of the transition are studied depending on the size of the output section and the ratio of the radii of curvature of the curved walls. It is shown that with an increase in the output size of the transition in the E-plane to the input by a factor of 2–3, the operating frequency band can reach 50%, but rapidly decreases with this ratio. We also studied the frequency characteristics of linear transitions with a corrective lens, including a flat-convex dielectric lens with a curved surface in the form of a part of a circular cylinder and a toroidal metal-air lens. It is shown that the operating frequency band of the linear transition for both types of corrective lenses reaches 37% with the ratio of the output size in the E-plane to the input 8:1.
Keywords: rectangular waveguide, linear transition, smooth transition, E-plane, dielectric lens, metal-air lens.
Литература
1. G. C. Southworth. Principles and Applications of Waveguide Transmission. D. Van Nostrand Company, 1950.
2. Коган Н.Л., Машковцев Б.М., Цибизов К.Н. Сложные волноводные системы. 1963. C. 328-339.
3. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988.
4. А.Ю. Гринев. Численные методы решения прикладных задач электродинамики. М.: Радиотехника. 2012.
5. V.Kaloshin. Short-wave electromagnetic asymptotics of open systems, Proc. of 12 Int. Conf. on Math. Methods in Electromagnetic Theory. 2008, June. Odesa.
6. Каценеленбаум Б.З. Теория волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: Изд-во АН СССР. 1961.
Для цитирования:
Калошин В.А., Нгуен К.Т. Широкополосные волноводные переходы в E-плоскости. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may20/13/text.pdf. DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.13