Electromagnetic Analysis of an Inductive Iris in a Rectangular Waveguide via a Hybrid Mode-Matching and Integral Equation Technique

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorPiltyay, S. I.
dc.date.accessioned2026-04-14T12:24:07Z
dc.date.available2026-04-14T12:24:07Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractInductive irises are applied in modern microwave filters, diplexers, polarizers, and rotators based on waveguides. The article presents an efficient mathematical technique for the analysis of the characteristics of the electromagnetic waves scattered by an inductive iris in a rectangular waveguide. Using the mode-matching technique for the transverse field components, the electromagnetic waves scattering problem was reduced to a set of coupled integral equations, which were then decoupled. Each equation was solved by expanding the electric field in the iris window into a series of basis functions. This procedure was implemented using sets of orthogonal trigonometric basis functions of the aperture field, orthogonal basis functions based on Gegenbauer polynomials with a weighting function of power 1/2, or orthogonal basis functions based on Gegenbauer polynomials with a weighting function of power 2/3. As a result, it became possible to determine the phasors of all modes in each region of the inner volume (before the iris, inside its aperture, and after the iris), along with the complex reflection and transmission coefficients of the fundamental electromagnetic mode TE10. In order to validate the correctness and accuracy of the developed mathematical model, additional calculations by efficient numerical methods (Finite Element Method and Finite-Difference Time-Domain method) and experimental measurements of reflection characteristics were performed for two inductive irises in a standard rectangular waveguide. Measurement setups included a scalar network analyzer or a vector network analyzer, one of two inductive irises, a matching load, and waveguide channels. The experimentally obtained reflection coefficients were in good agreement with those predicted by the developed mathematical model and numerical methods. The developed mathematical model can be widely applied to the analysis of electromagnetic wave scattering by inductive irises in waveguides and to the synthesis of various microwave devices based on these irises.
dc.description.abstractotherIндуктивнi дiафрагми застосовують у сучасних мiкрохвильових фiльтрах, диплексерах, поляризаторах i ротаторах на основi хвилеводiв. У статтi представлено ефективний математичний метод аналiзу характеристик електромагнiтних хвиль, що розсiюються на iндуктивнiй дiафрагмi у прямокутному хвилеводi. За допомогою методу узгодження поперечних компонент поля задачу розсiювання електромагнiтних хвиль зведено до системи зв’язаних iнтегральних рiвнянь, яку перетворено на нову систему роздiлених (незалежних) рiвнянь. Кожне рiвняння розв’язано шляхом розкладання електричного поля у вiкнi дiафрагми у ряд за базисними функцiями. Цю процедуру реалiзовано з використанням систем ортогональних тригонометричних базисних функцiй поля апертури, ортогональних базисних функцiй на основi полiномiв Гегенбауера з ваговою функцiєю з показником степеня 1/2 або ортогональних базисних функцiй на основi полiномiв Гегенбауера з ваговою функцiєю з показником степеня 2/3. У результатi визначено комплекснi амплiтуди всiх мод у кожнiй областi внутрiшнього об’єму (до дiафрагми, всерединi її вiкна та пiсля дiафрагми), а також комплекснi коефiцiєнти вiдбиття та передачi основної хвилi H10. Для перевiрки достовiрностi та точностi розробленої математичної моделi проведено додатковi розрахунки числовими методами: методом скiнченних елементiв (FEM) та методом скiнченних рiзниць у часовiй областi (FDTD), а також експериментальнi вимiрювання характеристик вiдбиття для двох iндуктивних дiафрагм у стандартному прямокутному хвилеводi. Вимiрювальнi установки включали скалярний або векторний аналiзатори кiл (панорамнi вимiрювачi), одну з двох iндуктивних дiафрагм, узгоджене навантаження та хвилевiднi тракти. Експериментально отриманi коефiцiєнти вiдбиття добре узгоджуються з результатами, передбаченими розробленою математичною моделлю та числовими методами. Розроблена математична модель може бути широко застосована для аналiзу характеристик електромагнiтних хвиль, якi розсiюються на iндуктивних дiафрагмах у хвилеводах, та для синтезу рiзноманiтних мiкрохвильових пристроїв на їх основi.
dc.format.pagerangeС. 5-15
dc.identifier.citationElectromagnetic Analysis of an Inductive Iris in a Rectangular Waveguide via a Hybrid Mode-Matching and Integral Equation Technique / Piltyay S. I. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2026. – Вип. 103. – С. 5-15. – Бібліогр.: 35 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.64915/RADAP.2026.103.5-15
dc.identifier.orcid0000-0002-6927-8663
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80153
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 103, 2026
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectelectromagnetic analysis
dc.subjectelectromagnetic modeling
dc.subjectmode-matching technique
dc.subjectintegral equations
dc.subjectinductive irises
dc.subjectrectangular waveguide
dc.subjectfield distribution
dc.subjectbasis functions
dc.subjectGegenbauer polynomials
dc.subjectwaveguide components
dc.subjectелектродинамiчний аналiз
dc.subjectмоделювання електромагнiтних полiв
dc.subjectметод узгодження мод
dc.subjectiнтегральнi рiвняння
dc.subjectiндуктивнi дiафрагми
dc.subjectпрямокутний хвилевiд
dc.subjectрозподiл поля
dc.subjectбазиснi функцiї
dc.subjectполiноми Гегенбауера
dc.subjectхвилевiднi компоненти
dc.subject.udc621.372.851
dc.titleElectromagnetic Analysis of an Inductive Iris in a Rectangular Waveguide via a Hybrid Mode-Matching and Integral Equation Technique
dc.title.alternativeЕлектродинамiчний аналiз iндуктивної дiафрагми у прямокутному хвилеводi гiбридним методом узгодження мод та iнтегральних рiвнянь
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
5-15.pdf
Розмір:
1.47 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 103