Експериментальне дослідження впливу часткового діелектричного заповнення на електродинамічні характеристики та розміри прямокутного хвилеводу
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2022.88.69-76Ключові слова:
прямокутний хвилевід, часткове діелектричне заповнення, ефективна діелектрична проникність, стала поширення, електричні розміриАнотація
Представлено результати експериментального дослідження впливу часткового діелектричного заповнення (ЧДЗ) на електродинамічні характеристики та розміри прямокутного хвилеводу.
Результати експериментального дослідження порівнюються із розрахунковими, отриманими за допомогою наближеного методу визначення ефективної діелектричної проникності та сталої поширення частково заповненого хвилеводу (ЧЗХ), представленого в [1]. Зокрема наводяться результати теоретичного розрахунку залежностей розміру широкої стінки ЧЗХ із розмірами поперечного перерізу 23×10 мм від коефіцієнта заповнення уздовж широкої стінки хвилеводу на частоті 10 ГГц, довжини хвилі, хвильового опору ЧЗХ та сталої поширення від коефіцієнта заповнення вздовж широкої стінки хвилеводу у смузі частот 6 – 14 ГГц для модифікацій ЧЗХ 2–1–2 (тонкі діелектричні пластини біля бокових стінок) та 1–2 (тонка діелектрична пластина біля однієї бокової стінки) для хвилі типу Н10.
Експериментальні дослідження проведено за допомогою лабораторної установки, яка складалась з генератора НВЧ сигналів, вимірювальної лінії (на базі прямокутного хвилеводу), металевого короткозамикача та вимірювача відношення напруг. Всередину прямокутного хвилеводу вимірювальної лінії встановлювались діелектричні пластини з фторопласту Ф4 шириною 10 мм, товщиною 2 мм та 4 мм, довжиною 25,3 см. Максимальна відносна похибка результатів експериментальних досліджень для модифікацій 2–1–2, 1–2 не перевищує 15 %, зокрема для модифікації 2–1–2 вона менша ніж для 1–2. Отримані експериментальні результати підтвердили достатньо високу точність наближеного методу розрахунку ЧЗХ, наведеного у роботі [1].
Посилання
Перелік посилань
Манойлов В. П. Розрахунок хвилеводів з частковим діелектричним заповненням / В. П. Манойлов, В. В. Чухов // Вісник НТУУ „КПІ”. Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2006. — Вип. 33. — С. 91–100. DOI: 10.20535/RADAP.2006.33.91-100.
Castillo-Tapia, P., Mesa, F., Yakovlev, A., Valerio, G., Quevedo-Teruel, O. Study of Forward and Backward Modes in Double-Sided Dielectric-Filled Corrugated Waveguides / P. Castillo-Tapia, F. Mesa, A. Yakovlev, G. Valerio, O. Quevedo-Teruel // Sensors. — 2021. — Vol. 21(18), 6293. — pp. 1-15. https://doi.org/10.3390/s21186293.
Теорія електромагнітного поля та основи техніки НВЧ / Cоколов С. В. та ін. за заг. ред. Г. С. Воробйова. — Суми: Сумський державний університет. — 2011. — 393 с.
Kyoung-Ho Kim, Q-Han Park. Effective medium characterization of partially-filled rectangular waveguides / Kyoung-Ho Kim, Q-Han Park // Journal of the Korean Physical Society. — 2014. — Vol. 64, No. 6. — pp. 771–774. https://doi.org/10.3938/jkps.64.771.
Weng Q., Lin Q., Wu H. An Efficient Semianalytical Modal Analysis of Rectangular Waveguides Containing Metamaterials with Graded Inhomogeneity / Weng Qianru, Lin Qian, Wu Haifeng // International Journal of Antennas and Propagation. — Vol. 2021, Article ID 6107378. https://doi.org/10.1155/2021/6107378.
Moradi, A. Electrostatic theory of rectangular waveguides filled with anisotropic media / A. Moradi // Scientific Reports. — 2021. — Vol. 11, Article No. 24522. — pp. 771–774. https://www.nature.com/articles/s41598-021-04293-6.
Bogle A. et al. Electromagnetic Material Characterization using a Partially-Filled Rectangular Waveguide / A. Bogle, M. Havrilla, D. Nyquis, L. Kempel, E. Rothwell // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. — 2012. — Vol. 19, No. 10. — pp. 1291-1306. doi: 10.1163/156939305775525909.
Casula, G. A., et al. A Review on Improved Design Techniques for High Performance Planar Waveguide Slot Arrays / G. A. Casula, G. Mazzarella, G. Montisci, G. A. Muntoni // Electronics. — 2021. — Vol. 10(11), 1311. — pp. 1-24. https://doi.org/10.3390/electronics10111311.
Kapusuz K. Y., et al. Partially Filled Half-Mode Substrate Integrated Waveguide Leaky-Wave Antenna for 24 GHz Automotive Radar / K. Y. Kapusuz, A. V. Berghe, S. Lemey, H. Rogier // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. — 2021. — Vol. 20, No. 1. — pp. 33-37. https://ieeexplore.ieee.org/document/9261094.
Почерняєв В. М., Сивкова Н. М. Пристрій управління потужністю НВЧ на частково заповненому діелектриком прямокутному хвилеводі // В. М. Почерняєв, Н. М. Сивкова // Інфокомунікаційні та комп’ютерні технології. — 2022. — Vol. 1, No. 01. — pp. 81-89. DOI: 10.36994/2788-5518-2021-01-01-06.
Егоров Ю. В. Частично заполненные прямоугольные волноводы / Ю. В. Егоров. — Москва: Cов. Радио, 1967. — 216 с.
Бергер М. Н., Капилевич Б. Ю. Прямоугольные волноводы с диэлектриками / М. Н. Бергер, Б. Ю. Капилевич. — М.: Сов. радио, 1973. — 256 с.
Каращук Н. М., Манойлов В. П., Фриз С. П., Чухов В. В. Дослідження впливу часткового діелектричного заповнення на розміри прямокутного хвилеводу / Н. М. Каращук, В. П. Манойлов, С. П. Фриз, В. В. Чухов // Проблеми створення, випробування та застосування складних інформаційних систем: Збірник наукових праць. – Житомир: ЖВІ. — 2018. — Вип. 15. — С. 103–117.
Електродинаміка та поширення радіохвиль, Ч. 2. Випромінювання та поширення електромагнітних хвиль / Шокало В. М. та ін.; за ред. В. М. Шокало. — Харків: ХНУРЕ, Колегіум. — 2010. — 435 с.
Фторопласт Ф-4 листовий 6-05-810-88. ПП «Стандарт Комплект».
References
Manoilov V. P., Chukhov V. V. (2006). Calculation of the waveguied with the shape dielectric fulfills. Visnyk NTUU KPI Seriia Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 33, pp. 91–100. doi: 10.20535/RADAP.2006.33.91-100. [In Ukrainian].
Castillo-Tapia, P., Mesa, F., Yakovlev, A., Valerio, G., Quevedo-Teruel, O. (2021). Study of Forward and Backward Modes in Double-Sided Dielectric-Filled Corrugated Waveguides. Sensors, Vol. 21(18), Iss. 6293, pp. 1-15. DOI: 10.3390/s21186293.
Vorobiov H. S., Cokolov S. V. eds. (2011). Teoriia elektromahnitnoho polia ta osnovy tekhniky NVCh [Electromagnetic field theory and microwave engineering]. Sumy, Sumskyi derzhavnyi universytet Publ., 393 p. [In Ukrainian].
Kyoung-Ho Kim, Q-Han Park (2014). Effective medium characterization of partially-filled rectangular waveguides. Journal of the Korean Physical Society, Vol. 64, Iss. 6, pp. 771–774. DOI:10.3938/jkps.64.771.
Weng Q., Lin Q., Wu H. (2021). An Efficient Semianalytical Modal Analysis of Rectangular Waveguides Containing Metamaterials with Graded Inhomogeneity. International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2021, Article ID 6107378. DOI: 10.1155/2021/6107378.
Moradi, A. (2021). Electrostatic theory of rectangular waveguides filled with anisotropic media. Scientific Reports, Vol. 11, Article number: 24522, pp. 771–774. DOI: 10.1038/s41598-021-04293-6.
Bogle A., Havrilla M., Nyquis D., Kempel L., Rothwell E. (2012). Electromagnetic Material Characterization using a Partially-Filled Rectangular Waveguide. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 19, Iss. 10, pp. 1291-1306. DOI: 10.1163/156939305775525909.
Casula, G. A., Mazzarella, G., Montisci, G., Muntoni, G. A. (2021). A Review on Improved Design Techniques for High Performance Planar Waveguide Slot Arrays. Electronics, Vol. 10, Iss. 11, ID 1311, pp. 1-24. DOI: 10.3390/electronics10111311.
Kapusuz K. Y., Berghe A. V., Lemey S., Rogier H. (2021). Partially Filled Half-Mode Substrate Integrated Waveguide Leaky-Wave Antenna for 24 GHz Automotive Radar. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 20, Iss. 1, pp. 33-37. DOI: 10.1109/LAWP.2020.3038201.
Pochernyaev V. N. & Syvkova N. M. (2022). Microwave power control device on a rectangular waveguide partially filled by dielectric. Infocommunication and computer technologies, Vol. 1, Iss. 1, pp. 81-89. DOI: 10.36994/2788-5518-2021-01-01-06. [In Ukrainian].
Ehorov Yu. V. (1967). Chastychno zapolnennye priamouholnye volnovody [Partially Filled Rectangular Waveguides]. Moskva, Sov. radyo Publ., 216 p. [In Russian].
Berher M. N., Kapylevych B. Yu. (1973). Priamouholnye volnovody s dielektrykamy [Rectangular waveguides with dielectrics]. Moskva, Sov. radyo Publ., 256 p. [In Russian].
Karashchuk N. M., Manoilov V.P., Fruz S. P., Chukhov V.V. (2018). Doslidzhennia vplyvu chastkovho dielektrychnoho zapovnennia na rosmiry priamokutnoho khvylevodu [Investigation of the influence of partial dielectric filling on the dimensions of a rectangular waveguide]. Problemy stvorennia, vyprobuvannia ta zastosuvannia skladnykh informatsiinykh system: Zbirnyk naukovykh prats, Vol. 15, pp. 103–117. [In Ukrainian].
Shokalo V. M., eds. (2010). Elektrodynamika ta poshyrennia radiokhvyl, Ch.2. Vyprominiuvannia ta poshyrennia elektromahnitnykh khvyl [Electrodynamics and propagation of radio waves. P.2. Radiation and propagation of electromagnetic waves]. Kharkiv, KhNURE, Kolehium Publ., 435 p. [In Ukrainian].
Ftoroplast F-4 sheet 6-05-810-88. PE "Standard K".
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Каращук Наталія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
