Details

Целью работы является исследование излучения электромагнитных волн из нагруженной щели в прямоугольном волноводе при различных положениях и номиналах ёмкостной нагрузки. В ходе работы были рассмотрены теоретические основы распространения электромагнитных волн в прямоугольных волноводах, типы волн и критические частоты. В среде Ansys HFSS была построена модель прямоугольного волновода без щели, на основе которой определён рабочий диапазон частот основной моды 𝐻10. Затем была построена модель волновода со щелью и сосредоточенной ёмкостной нагрузкой. С использованием численного электродинамического моделирования были рассчитаны коэффициенты отражения и передачи, а также оценена мощность, связанная с излучением через щель. В результате исследована зависимость излучаемой мощности от положения ёмкостной нагрузки вдоль щели и от её номинала. Также рассмотрено распределение электромагнитного поля в области щелевой неоднородности. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании волноводных щелевых излучателей и СВЧ-устройств с управляемыми неоднородностями. В ходе работы применялись Ansys HFSS и Microsoft Excel.

The goal of the work is to study the emission of electromagnetic waves from a loaded slit in a rectangular waveguide at various positions and ratings of the capacitive load. In the course of the work, the theoretical foundations of electromagnetic wave propagation in rectangular waveguides, wave types and critical frequencies were considered. A model of a rectangular waveguide without a slit was built in the Ansys HFSS environment, on the basis of which the operating frequency range of the main mode 𝐻10 was determined. Then a model of a waveguide with a slit and a concentrated capacitive load was constructed. The reflection and transmission coefficients were calculated using numerical electrodynamic modeling, and the power associated with radiation through the slit was estimated. As a result, the dependence of the radiated power on the position of the capacitive load along the slot and on its nominal value is investigated. The distribution of the electromagnetic field in the region of slit inhomogeneity is also considered. The results obtained can be used in the design of waveguide slit radiators and microwave devices with controlled inhomogeneities. In the course of the work, Ansys HFSS and Microsoft Excel were used.

• список аббревиатур, сокращений и обозначений
• Введение
• Глава 1. Теоретические основы распространения электромагнитных волн в волноводных структурах.
• 1.1. Прямоугольный волновод как направляющая электродинамическая структура.
  • 1.2. Типы волн и критические частоты прямоугольного волновода.
  • В прямоугольном волноводе электромагнитное поле не может иметь произвольную структуру, его форму определяют поперечное сечение и граничные условия. Поэтому в прямоугольных волноводах могут распространяться только определённые типы волн. Электром...
  • где, ,𝑯. – напряженность магнитного поля (А/м);
  •  ,𝑬. – напряженность электрического поля (В/м);
  • ,𝝁-𝒂.=,𝝁-𝟎.,𝝁-. - абсолютная магнитная проницаемость среды;
  • ,𝝁-𝟎.=𝟏,𝟐𝟓𝟔⋅,𝟏𝟎-−𝟔. Гн/м;
  • 𝝁 - относительная магнитная проницаемость;
  • ,𝜺-𝒂.=,𝜺-𝟎.𝜺 - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды;
  • ,𝜺-𝟎.=𝟖,𝟖𝟓𝟒⋅,𝟏𝟎-−𝟏𝟐. Ф/м;
  • 𝜺 - относительная диэлектрическая проницаемость;
  • 𝝎=𝟐𝝅𝒇 - круговая частота колебаний.
  • В рассматриваемом прямоугольном волноводе могут распространяться волны типа ,𝑯-𝒎𝒏.,𝑻𝑬. и ,𝑬-𝒎𝒏.,𝑻𝑯., где m, n=0,1,2,3… указывают число полуволновых вариаций величин векторов вдоль широкой и узкой стенок поперечного сечения волновода соответс...
  • Для энергетического баланса используются квадраты модулей S-параметров. Пусть падающая мощность первого порта равна нормирована на единицу, величина ,,,𝑺-𝟏𝟏..-𝟐. будет показывать мощность, отраженную обратно во входной порт, а величина ,,,𝑺-𝟐...
  • Данная величина может включать в себя разные виды потерь: потери в металлических стенках, в диэлектрических материалах, излучение во внешнюю область. Поэтому её значение будет зависеть от постановки задачи.
  • Таким образом, S-параметры позволяют анализировать энергетический баланс волноводной структуры и рассматривать поведение электромагнитных волн при прохождении через различные неоднородности. В текущей работе, величина ,𝑷-loss. оценивает долю мощно...
• ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОЛНОВОДА С НАГРУЖЕННОЙ ЩЕЛЬЮ