Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2005, № 2 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Математическое моделирование киральных волноведущих систем

A.N. Bogoliubov, N.A. Mosunova, D.A. Petrov

Full text (PDF) EDN MSOEWT

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

  1. Lindman K.F.-Annalen der Physik, 1920, V.63, №4
  2. W. H. Pickering, experiment performed at Caltech, 1945, private communication.
  3. В.П. Моденов, И.В. Цветков, «Метод Галеркина в электродин. волновода с киральной средой», Вестник Московского Университета, 2004, Серия 3, Физика Астрономия, №3.
  4. С. А. Третьяков, "Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные и некоторые бианизатропные материалы," Радиотехника и электроника, том 39, вып. 10, 1994.
  5. 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.
  6. 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.
  7. P. Pelet and N. Engheta, "The theory of chirovaveguides," IEEE Trans. Antennas Propogat., vol. 38, pp. 90-98, 1990.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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
  14. 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.
  15. А.А. Самарский, «Теория разностных схем», М.: Наука, 1983.
  16. 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.
  17. 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.
  18. А.Г. Свешников, «Принципы излучения», ДАН СССР, 1950, Т. 3, №5, с. 517-520.
  19. Sihvola A.H., Lindell I.V. - Electronics Letters, 1990, vol.26, №2, p.118-119.
  20. 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.
  21. Г.И. Марчук, В.И. Агошков, «Введение в проекционно-сеточные методы», М.: Наука, 1981.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. Р.П. Федоренко, «Введение в вычислительную физику», М.: Издательство МФТИ, 1994. - 40 - Журнал Радиоэлектроники № 7, 2005
  27. 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.
  28. A.C. Ильинский, В.В. Кравцов. А.Г, Свешников, «Математический модели электродинамики». М.: Высшая школа, 1991.
  29. С. Писсанецки, «Технология разреженных матриц», М.: Мир, 1988.
  30. 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.
  31. 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.
  32. Cory H. and Rosenhouse, "Electromagnetic wave propagation along a chiral slab", IEE Proc. Part H, vol.138, no. 1, pp. 51-54, 1991.
  33. Tai C.T. - 1994, 2nd ed. Piscataway, NJ: IEEE Press.
  34. Engheta N., Kowarz M.W. - J.Appl.Phys., 1990, vol.67, №2, p.639-647. - 41