Дослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСидорчук, О. Л.
dc.contributor.authorМанойлов, В. П.
dc.contributor.authorКаращук, Н. М.
dc.contributor.authorПарфенюк, В. Г.
dc.date.accessioned2023-05-25T12:26:23Z
dc.date.available2023-05-25T12:26:23Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractПредставлено дослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль. Прямокутнi та круглi хвилеводи iз гофрованими стiнками зазвичай використовуються у надвисокочастотному дiапазонi в якостi: смугових фiльтрiв i фiльтрiв нижнiх частот; опромiнювачiв багатодiапазонних дзеркальних антен супутникового зв’язку; в радiолокацiйних датчиках W-дiапазону для виявлення та створення карт космiчного смiття та iн. Визначення сталої поширення у прямокутному хвилеводi iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль проведено шляхом перетворення однорiдного диференцiального рiвняння з неоднорiдними граничними умовами в неоднорiдне диференцiальне рiвняння з однорiдними граничними умовами. Електромагнiтне поле в чарунках гофри прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою знаходиться через векторний потенцiал, який залежить вiд радiальної координати. Функцiя змiни електромагнiтного поля вздовж радiальної координати визначається шляхом розв’язку рiвняння Бесселя. Вектор напруженостi магнiтного поля та амплiтуди складових напруженостей магнiтного поля в поперечному перетинi прямокутного хвилеводу i тангенцiальна до поверхнi чарунки складова напруженостi електричного поля знайденi через векторний потенцiал. Розрахована тангенцiальна складова напруженостi електричного поля вздовж вузьких стiнок прямокутного хвилеводу. Введено еквiвалентний магнiтний поверхневий струм вздовж широких та вузьких стiнок прямокутного хвилеводу. Для регулярного прямокутного хвилеводу iз магнiтними струмами на його стiнках розв’язки рiвнянь, якi задовiльняють умовам ортогональностi, для визначення амплiтуд електромагнiтних полiв у додатньому та вiд’ємному напрямках вздовж осi регулярного прямокутного хвилеводу надають поправку до сталої поширення хвилi i-го типу k′j. Представленi графiки розрахункових та експериментальних залежностей сталої поширення k′j вiд вiдношення λ/a (λ – довжина хвилi,м) для хвиль типiв квазi H10,H20 i H01 у прямокутному хвилеводi WR-112 iз розмiрами поперечного перетину (a × b)мм = (28,5×12,64)мм iз гофрованою нижньою стiнкою за фiксованих вiдносних розмiрiв глибини чарунок – t, вiдстанi мiж гофрами – s i ширини нижньої основи трапецiї, яка утворена поперечним перетином гофри D – δ = t/a , u = s/a та p = D/a . Залежностi сталої поширення k′j вiд вiдношення λ/a для хвилi типу квазi H10 дослiджено в дiапазонi частот вiд 5,2 ГГц до 7,1 ГГц, для хвилi типу квазi H20 – вiд 10,5 ГГц до 11,8 ГГц, для хвилi типу квазi H01 – вiд 11,7 ГГц до 18,1 ГГц. Дисперсiйнi характеристики хвиль типiв квазi H10, H20 та H01 прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою зi зменшенням вiдносної глибини гофри δ наближаються до дисперсiйних характеристик типiв хвиль регулярного прямокутного хвилеводу та у випадку границi (δ → 0), спiвпадають iз ними. Похибка розрахункових даних вiдносно експериментальних складає близько 5%, що пiдтверджує придатнiсть для практичних розрахункiв запропонованого методу навiть у першому наближеннi. Запропонована методика може бути доцiльною для вибору того наближення, яке забезпечує необхiдну на практицi точнiсть розрахунку за мiнiмального об’єму обчислень. Достовiрнiсть та обґрунтованiсть отриманих результатiв забезпечується збiжнiстю результатiв розрахунку за граничних умов iз вiдомими результатами та збiжнiстю отриманих формул за одиницями вимiрювання.uk
dc.description.abstractotherПредставлены исследования дисперсионных характеристик прямоугольного волновода с гофрированной нижней стенкой методом связанных волн. Прямоугольные и круглые волноводы с гофрированными стенками обычно используются в сверхвысокочастотном диапазоне в качестве: полосовых фильтров и фильтров нижних частот; облучателей многодиапазонных зеркальных антенн спутниковой связи; в радиолокационных датчиках W-диапазона для обнаружения и создания карт космического мусора и др. Определение постоянной распространения в прямоугольном волноводе с гофрированной нижней стенкой методом связанных волн проведено путем преобразования однородного дифференциального уравнения с неоднородными граничными условиями в неоднородное дифференциальное уравнение с однородными граничными условиями. Электромагнитное поле в ячейках гофры прямоугольного волновода с гофрированной нижней стенкой находится через векторный потенциал, который зависит от радиальной координаты. Функция изменения электромагнитного поля вдоль радиальной координаты определяется путем решения уравнения Бесселя. Вектор напряженности магнитного поля и амплитуды составляющих напряженностей магнитного поля в поперечном сечении прямоугольного волновода и тангенциальная к поверхности ячейки составляющая напряженности электрического поля найдены через векторный потенциал. Рассчитана тангенциальная составляющая напряженности электрического поля вдоль узких стенок прямоугольного волновода. Введено эквивалентный магнитный поверхностный ток вдоль широких и узких стенок прямоугольного волновода. Для регулярного прямоугольного волновода с магнитными токами на его стенках решения уравнений, которые удовлетворяют условиям ортогональности, для определения амплитуд электромагнитных полей в положительном и отрицательном направлениях вдоль оси регулярного прямоугольного волновода предоставляют поправку к постоянной распространения волны i-го типа k′j. Представлены графики расчетных и экспериментальных зависимостей постоянной распространения k′j от отношения λ/a (λ – длина волны,м) для волн типов квази H10,H20 и H01 в прямоугольном волноводе WR-112 с размерами поперечного сечения (a × b)мм = (28,5×12,64)мм с гофрированной нижней стенкой прификсированных относительных размерах глубины ячейки t, расстояния между гофрами s и ширины нижней основы трапеции поперечного сечения гофры D – δ = t/a,u = s/a и p = D/a. Зависимости постоянной распространения k′j от отношения λ/a для волны типа квази H10 исследовано в диапазоне частот от 5,2ГГц до 7,1ГГц, для волны типа квази H20 – от 10,5ГГц до 11,8ГГц, для волны типа квази H01 – от 11,7ГГц до 18,1ГГц. Дисперсионные характеристикиволн типов квази H10,H20 и H01 прямоугольного волновода с гофрированной нижней стенкой с уменьшением относительной глубины гофры δ приближаются к дисперсионным характеристикам типов волн регулярного прямоугольного волновода и в случае границы(δ → 0), совпадают с ними. Погрешность расчетных данных относительно экспериментальных составляет около 5%, что подтверждает пригодность для практических расчетов предложенного метода даже в первом приближении. Предложенная методика может быть целесообразной для выбора того приближения, которое обеспечивает необходимую на практике точность расчета при минимальном объеме вычислений. Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается сходимостью результатов расчета по граничным условиям с известными результатами и сходимостью полученных формул по единицам измерения.uk
dc.description.abstractotherThe research on dispersive characteristics of a rectangular waveguide with the goffered bottom wall a method of the connected waves is presented. Rectangular and round waveguides with the goffered walls usually are used in a superhigh-frequency range as band-pass and low-pass filters, irradiators of multiband mirror aerials of satellite communication; in radar-tracking gauges of a W-range for detection and creation of cards of space garbage, etc. Definition of a constant of distribution in a rectangular waveguide with the goffered bottom wall by the method of the connected waves is conducted by transformation of the homogeneous differential equation with non-uniform boundary conditions to the nonuniform differential equation with homogeneous boundary conditions. The electromagnetic field in the cells of the corrugation of a rectangular waveguide with a corrugated bottom wall is found through the vector potential, which depends on the radial coordinate. The function of changing the electromagnetic field along the radial coordinate is determined by solving the Bessel equation. The vector of the magnetic field strength and the amplitudes of the components of the magnetic field strengths in the cross section of a rectangular waveguide and the component of the electric field strength tangential to the cell surface are found through the vector potential. The tangential component of the electric field strength along the narrow walls of a rectangular waveguide is calculated. An equivalent magnetic surface current is introduced along the wide and narrow walls of a rectangular waveguide. For a regular rectangular waveguide with magnetic currents on its walls, solutions of equations that satisfy the orthogonality conditions, for determining the amplitudes of electromagnetic fields in the positive and negative directions along the axis of the regular rectangular waveguide, correction to the wave propagation constant of the i-th k′j type is given. The graphs of the calculated and experimental dependences of the propagation constant k′j on the ratio λ/a (λ - wavelength,m) for waves of quasi types H10,H20, and H01 in a WR-112 rectangular waveguide with crosssectional dimensions (a × b)mm = (28,5×12,64)mm with a corrugated bottom wall at fixed relative dimensions of the cell depth t, the distance between the corrugations s and the width of the lower base of the trapezoid of the crosssection of the corrugation D – δ=t/a,u=s/a, and p=D/a. The dependences of the propagation constant k′j on the ratio λ/a for a quasi-type wave H10 were studied in the frequency range from 5.2 GHz to 7.1 GHz, for a quasi-type wave H20 - from 10.5 GHz to 11.8 GHz, for a quasi-type wave H01 - from 11.7 GHz up to 18.1 GHz. The dispersion characteristics of waves of the types of quasi H10,H20, and H01 a rectangular waveguide with a corrugated bottom wall with a decrease in the relative depth of the corrugation δ approach the dispersion characteristics of the types of waves of a regular rectangular waveguide and, in the case of the boundary (δ → 0), coincide with them. The error of the calculated data relative to the experimental data is about 5%, which confirms the suitability of the proposed method for practical calculations even in the first approximation. The proposed technique may be appropriate for choosing the approximation that provides the required calculation accuracy in practice with a minimum amount of computation. The reliability and validity of the results obtained is ensured by the convergence of the results of the calculation according to the boundary conditions with the known results and the convergence of the formulas obtained by the units of measurement.uk
dc.format.pagerangePp. 22-28uk
dc.identifier.citationДослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль / Сидорчук О. Л., Манойлов В. П., Каращук Н. М., Парфенюк В. Г. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2021. – Вип. 86. – С. 29-38. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2021.86.29-38
dc.identifier.orcid0000-0002-8767-9129uk
dc.identifier.orcid0000-0001-6961-6995uk
dc.identifier.orcid0000-0002-5691-2098uk
dc.identifier.orcid0000-0002-6149-7124uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/56127
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 86uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectпрямокутний хвилевiдuk
dc.subjectгофрований прямокутний хвилевiдuk
dc.subjectметод зв’язаних хвильuk
dc.subjectдисперсiйне рiвнянняuk
dc.subjectстала поширенняuk
dc.subjectпрямоугольный волноводuk
dc.subjectгофрированный прямоугольный волноводuk
dc.subjectметод связанных волнuk
dc.subjectдисперсионное уравнениеuk
dc.subjectпостоянная распространенияuk
dc.subjectrectangular waveguideuk
dc.subjectcorrugated rectangular waveguideuk
dc.subjectcoupled wave methoduk
dc.subjectdispersion equationuk
dc.subjectconstant spreaduk
dc.subject.udc621.391.17uk
dc.titleДослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвильuk
dc.title.alternativeИсследование дисперсионных характеристик прямоугольного волновода с гофрированной нижней стенкой методом связанных волнuk
dc.title.alternativeResearch of Dispersion Characteristics of a Rectangular Waveguide with a Corrugated Bottom Wall by the Coupled Wave Methoduk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
1740-4888-1-10-20210930.pdf
Розмір:
775.73 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 86