Математическое моделирование киральных волноведущих систем
Abstract
Дано представление о средах, содержащих киральные объекты, их свойствах и способе изготовления. Приведены примеры практического применения киральных материалов. Выполнен обзор эффективных методов математического и численного моделирования волноведущих систем с киральным заполнением: метод конечных разностей, метод Бубнова-Галеркина, метод конечных элементов, метод векторных цепей и метод функции Грина. Представлены результаты расчетов и проведено их сравнение с аналитическими решениями.
Аннотация (на русском)
Математическое моделирование киральных волноведущих систем
Дано представление о средах, содержащих киральные объекты, их свойствах и способе изготовления. Приведены примеры практического применения киральных материалов. Выполнен обзор эффективных методов математического и численного моделирования волноведущих систем с киральным заполнением: метод конечных разностей, метод Бубнова-Галеркина, метод конечных элементов, метод векторных цепей и метод функции Грина. Представлены результаты расчетов и проведено их сравнение с аналитическими решениями.
For citation
Bogoliubov A.N., Mosunova N.A., Petrov D.A. Математическое моделирование киральных волноведущих систем // Journal of Radio Electronics. – 2005. – No. 2.
References
- Lindman K.F.-Annalen der Physik, 1920, V.63, №4
- W. H. Pickering, experiment performed at Caltech, 1945, private communication.
- В.П. Моденов, И.В. Цветков, «Метод Галеркина в электродин. волновода с киральной средой», Вестник Московского Университета, 2004, Серия 3, Физика Астрономия, №3.
- С. А. Третьяков, "Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные и некоторые бианизатропные материалы," Радиотехника и электроника, том 39, вып. 10, 1994.
- V. K. Varadan, V. V. Varadan, A. Lakhtakia, "On the possibility of designing anti-reflection coatings using chiral composites," J. Wave-Material Interaction, vol. 2, no. 1, pp. 71-81, 1987.
- H. Cory and I. Rosenhouse, "Minimisation of reflection coefficient at feed of radome-covered reflection antenna by chiral device," Electron. Lett., vol. 27, no. 25, pp. 2345-2347, 1990.
- P. Pelet and N. Engheta, "The theory of chirovaveguides," IEEE Trans. Antennas Propogat., vol. 38, pp. 90-98, 1990.
- D. L. Jaggard, J. C. Lui, A. Grot, and P. Pelet, "Thin wire antennas in chiral media," Electron. Lett., vol. 27, pp. 234-244, 1991.
- G. Busse, J. Reinert, M. Klemt, and A. F. Jacob, "On chirality measurements in circular waveguides," Advances in complex electromagnetic materials, Eds. Norwell, MA: Kluwer, 1997, pp. 333-339.
- G. Busse, J. Reinent, A. F. Jacob, "Waveguide characterization of chiral material experiments," IEEE Transactions on microwave theory and technique, vol. 47, no. 3, march 1999.
- R. D. Hollinger, V. V. Varadan, D. K. Ghodgaonkar, and V. K. Varadan, "Experimental characterization of isotropic chiral composites in circular waveguides," Radio SCI., vol. 27, no. 2, pp. 161-168, 1992.
- A. Sihvola, M. Oksanen, and F. Hujanen, "Broadband microwave measurement and analysis of artificial chiral material " Proc. 24th European Microwave Conf., Cannes, France, Sept. 1994, pp. 378-383.
- A. F. Bahr, K. R. Clausing, "An approximate model for artificial chiral material", IEEE transactions on antennas and propagation, vol.42, no.12, dec 1994. - 39 - Журнал Радиоэлектроники № 7, 2005
- C. R. Brewitty-Taylor, P. G. Ledered, F. C. Smith, S. Haq, "Measurement and prediction of helix-loaded composites", IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 47, no. 4, april 1999.
- А.А. Самарский, «Теория разностных схем», М.: Наука, 1983.
- А.Н. Боголюбов, А.В. Красильникова, Д.В. Минаев, А.Г. Свешников, «Метод конечных разностей для решения задач синтеза волноведущих систем», Математическое моделирование, 2000, Т. 12, №1, с. 13-24.
- А.Н. Боголюбов, А.Л. Делицын, А.В. Красильникова, Д.В. Минаев, А.Г. Свешников, «Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей», Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1998, №5, с. 39-54.
- А.Г. Свешников, «Принципы излучения», ДАН СССР, 1950, Т. 3, №5, с. 517-520.
- Sihvola A.H., Lindell I.V. - Electronics Letters, 1990, vol.26, №2, p.118-119.
- А.Н. Боголюбов, А.Л. Делицын, А.В. Лавренова, «Метод конечных элементов в задачах волноводной дифракции», Электромагнитные волны, 2004, Т. 9, №8, с. 22-25.
- Г.И. Марчук, В.И. Агошков, «Введение в проекционно-сеточные методы», М.: Наука, 1981.
- А.Н. Боголюбов, И.А. Буткарев, Д.В. Минаев, И.Е. Могилевский, «Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей и метода конечных элементов», Радиотехника и электроника, 2005, Т. 50, №2, с. 140-151.
- T. Angkaew, M. Matsuhara, and N. Kumagai, "Finite-element analysis of waveguide modes: A novel approach that eliminates spurious modes," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-35, pp. 117-123, Feb. 1987.
- J. Svedin, "A numerically efficient finite-element formulation for the general waveguide problem without spurious modes," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 37, pp. 1708-1715, Nov. 1989.
- А.Н. Боголюбов, А.Л. Делицын, «Расчет диэлектрических волноводов методом конечных элементов, исключающий появление нефизических решений», Вестник Московского университета, Сер. 3, Физика, Астрономия, 1996, №1, с. 9-13.
- Р.П. Федоренко, «Введение в вычислительную физику», М.: Издательство МФТИ, 1994. - 40 - Журнал Радиоэлектроники № 7, 2005
- М П. Галахин, Е.Б. Савенков, «К обоснованию метода конечных суперэлементов Федоренко», Журнал вычислительной математики и математической физики, 2003, Т. 43, №5, с. 713-729. 28. J. A. M. Svedin, "Propagation analysis of chirowaveguides using the finite-element method", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 38, no. 10, oct. 1990.
- A.C. Ильинский, В.В. Кравцов. А.Г, Свешников, «Математический модели электродинамики». М.: Высшая школа, 1991.
- С. Писсанецки, «Технология разреженных матриц», М.: Мир, 1988.
- Tretyakov S.A., Oksanen M.I., Lindell I.V. "Vector circuit theory for isotropic and chiral slabs", J. Electromagn. Waves Appl., vol. 4, no. 7, pp. 613-643, 1990.
- Oksanen M.I., Koivisto P.K. and Lindell I.V. "Dispersion curves and fields for a chiral slab waveguide", IEE Proc. Part H, vol. 138, no. 4, pp. 327-334, 1991.
- Cory H. and Rosenhouse, "Electromagnetic wave propagation along a chiral slab", IEE Proc. Part H, vol.138, no. 1, pp. 51-54, 1991.
- Tai C.T. - 1994, 2nd ed. Piscataway, NJ: IEEE Press.
- Engheta N., Kowarz M.W. - J.Appl.Phys., 1990, vol.67, №2, p.639-647. - 41