Задача на власні значення відкритого неоднорідного діелектричного хвилеводу
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2014.56.42-54Ключові слова:
неоднорідний відкритий діелектричний хвилевід, власні хвилі, власні значення, метод кінцевих елементів, збудження відкритих хвилеводів, метод мікрохвильової візуалізаціїАнотація
Наведено алгоритм для розрахунку власних хвиль та власних значень поперечно неоднорідного діелектричного хвилеводу, який поєднує метод кінцевих елементів та розклад поля по циліндричним гармонікам у зовнішній необмеженій області. Отримані результати розрахунку для поверхневих хвиль. Наведено огляд літератури зі збудження відкритих хвилеводів, з якого слідує необхідність врахування повного спектра хвиль при розрахунку діелектричних структур методом розкладу полів по власним функціям.Посилання
Перелік посилань
Барыбин А. А. Электродинамика волноведущих систем. Теория возбуждения и связи волн / Барыбин А. А. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 512 с. – ISBN: 978–5–9221–0740–2.
Okechukwu F.E. Medical imaging / Okechukwu F.E. – Croatia.: Intech Publisher, 2011. – 400 p. – ISBN 978–953–307–774–1.
Allilomes P.C. A Nonlinear Finite–Element Leaky–Waveguide Solver / P.C. Allilomes, G.A. Kyriacou // IEEE Trans. MTT. – 2007. – Vol. 55, №7. – pp.1496–1510.
Allilomes P. C. A FEM analysis of open boundary structures using edge elements and a cylindrical harmonic expansion / P.C. Allilomes, G.A. Kyriacou, E.Vafiadis, J.N. Sahalos // Electromagnetics. – 2004. – Vol. 24, № 1–2. – pp. 69–79.
Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн / В.В. Николь-ский, Т.И. Никольская. – М. : Наука. Гл. ред. физ–мат. лит., 1989. – 544с. – ISBN: 5–02–014033–3.
Zhu Y. Multigrid finite element methods for electromagnetic field modeling / Y. Zhu, A.C. Cangellaris. – USA: Wiley–Intersciencer, 2006. – 400 p. – ISBN: 10 0–471–74110–8.
Volakis J.L. Finite Element Method for Electromagnetics / J.L Volakis, A. Chatterjee, L.C. Kempel. – New York: IEEE PRESS, 1998. – 344p. – ISBN: 0–7803–3425–6.
Jin J. The finite element method in electromagnetics. Sc.Ed. / Jin J. – New York: Wiley–Interscience, 2002. – 753p. – ISBN: 0–471–43818–9.
Reddy C.J. Finite element method for eigenvalue problems in electromagnetics / C.J. Reddy, M.D. Deshpande, C.R. Cockrell, F.B. Beck // NASA, Langley Res. Center, Hampton, VA, Tech.Rep., 1994. – 28p.
Баландин М.Ю. Векторный метод конечных элементов / М.Ю. Баландин, Э.П. Шурина. – Новосибирск: НГТУ, 2001. – 69с.
Peolsi G. Quick Finite Elements for Electromagnetic Waves. Sc.Ed. / G. Peolsi, R. Coccioli, S. Selleri. – Boston, London: Artech House, 2009. – 289p. – ISBN: 978–1–59693–345–3.
Lee J.F. Full–Wave Analysis of Dielectric Waveguides Using Tangential Vector Finite Elements / J.F. Lee, D.K. Sun, Z.J. Cendes // IEEE Trans.MTT. – 1991. – Vol. 39, №8. – pp. 1262–1271.
Jin J. Theory and computation of electromagnetic fields / J. Jin. – New Jersey: John Wiley & Sons, 2010. – 572p. – ISBN: 978–0–470–53359–8.
Ben–Shan Liao Nonlinear Rayleigh–Ritz iterative method for solving large scale nonlinear eigenvalue problems / B. Zhaojun, Lie–Quan Lee., Kwok Ko // Taiwanese journal of mathematics. – 2010. – Vol. 14, №3. – pp.869–883.
Bai Z. Templates for the Solution of Algebraic Eigenvalue Problems: A Practical Guide / Z. Bai, J. Demmel, J. Dongarra, A. Ruhe, H.Vorst. – Philadelphia: SIAM, 2000. – 410p.
Voss H. An Arnoldi method for nonlinear eigenvalue problems / H. Voss // BIT Numerical Mathematics. – 2004. – №44. – pp. 387–401.
Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны / Л.А. Вайнштейн. – М. : Радио и связь, 1988. – 440 с. – ISBN: 5–256–00064–0.
Маненков А.Б. Возбуждение открытых однородных волноводов / А.Б. Манен-ков // Известия Вузов. Радиофизика. – 1970. –Том 13, №5. – с.739–748.
Goubau G. On the excitation of surface waves / G. Goubau // Proceedings of the IRE. – 1952. –Vol. 40, №7. – p.865–868.
Collin R.E. Field theory of guided waves. Sec. Ed / Collin R.E. – New York. : Wiley Interscience, 1991. – 852p. – ISBN: 0–87942–237–8.
Dudley D.G. Linear source in a circular tunnel / D.G. Dudley, S.F. Mahmoud // IEEE Trans. AP. – 2006. – Vol. 54, №7. – p. 2034–2047.
Yip G.L. Launching Wave Efficiency of the HE11 surface wave mode on a dielectric rod / G.L. Yip // IEEE Trans. MTT. – 1970. – Vol. 18, №12. – p. 1033–1041.
Yip G.L. Launching Efficiency of the HE11 surface wave mode on a dielectric tube / G.L. Yip, T. Auyeung // IEEE Trans. MTT. – 1974. – Vol. 22, №1. – p. 6–14.
Safaai–Jazi A. Scattering from an Arbitrarily Located Off–Axis Inhomogeneity in a Step–Index Optical Fiber / A. Safaai–Jazi, G.L. Yip // IEEE Trans. MTT. – 1980. – Vol. 28, №1. – p.24–32.
Duncan J.W. The efficiency of excitation of a surface wave on a dielectric cylinder / J.W. Duncan // IRE Trans. MTT. – 1959. – Vol. 7, №2. – p.257–268.
Hanham S.M. High efficiency excitation of dielectric rods using a magnetic ring current / S.M. Hanham, T.S. Bird // IEEE Trans. AP. – 2008. – Vol. 56, №6. – p. 1805–1808.
Каценеленбаум Б.З. Симметричное возбуждение бесконечного диэлектрическо-го цилиндра / Б.З. Каценеленбаум // Журнал Технической Физики. – 1949. – Том 19, № 10. – с.1168–1181.
Каценеленбаум Б.З. Несимметричные колебания бесконечного диэлектрическо-го цилиндра / Б.З. Каценеленбаум // Журнал Технической Физики. – 1949. – Том 19. – №10. – с.1182–1191.
Person P.L. A simple mesh generator in Matlab / P.L. Person., G. Strang. – Режим доступу: http://persson.berkeley.edu/distmesh
References
Barybin А. А. (2007) Elektrodinamika volnovedushchikh sistem. Teorija vozbuzhdenija i svjazi voln [Electrodynamics of waveguide system. Excitation and mode coupling theory]. Moscow, 512 p.
Okechukwu F.E. (2011) Medical imaging. Croatia, Intech Publisher, 400 p.
Allilomes P.C. and Kyriacou G.A. (2007) A Nonlinear Finite–Element Leaky–Waveguide Solver. IEEE Trans. MTT. Vol.55, No 7, pp. 1496–1510.
Allilomes P. C., Kyriacou G., Vafiadis E., Sahalos J.N. (2004) A FEM analysis of open boundary structures using edge elements and a cylindrical harmonic expansion. Electromagnetics. Vol.24, No 1, pp.69–79.
Nikolskiy V.V. and Nikolskaya T.Y. (1989) Elektrodinamika i rasprostranenie radiovoln [Electrodynamics and wave propagations]. Moscow, 544p.
Zhu Y. and Cangellaris A.C. (2006) Multigrid finite element methods for electromagnetic field modeling. USA, Wiley–Intersciencer, 400 p.
Volakis J.L., Chatterjee A. and Kempel L.C. (1998) Finite Element Method for Electromagnetics. New York, IEEE PRESS, 344p.
Jin J. (2002) The finite element method in electromagnetics. New York, Wiley–Interscience, 753p.
Reddy C.J., Deshpande M.D., Cockrell C.R. and Beck F.B. (1994) Finite element method for eigenvalue problems in electromagnetics. NASA, Langley Res.Center, Hampton, VA, Tech.Rep., 28p.
Balandin M.Yu. and Shurina E.P. (2001) Vektornyi metod konechnykh elementov. [Vector finite element method]. Novosibirsk, 69p.
Peolsi G., Coccioli R. and Selleri S. (2009) Quick Finite Elements for Electromagnetic Waves. Boston, London, Artech House, 289p.
Lee J.F., Sun D.K., Cendes Z.J. (1991) Full–Wave Analysis of Dielectric Waveguides Using Tangential Vector Finite Elements. IEEE Trans.MTT. Vol. 39, No 8, p. 1262–1271.
Jin J. (2010) Theory and computation of electromagnetic fields. New Jersey, John Wiley & Sons, 572p.
Ben-Shan Liao., Zhaojun Bai., Lie-Quan Lee and Kwok Ko. (2010) Nonlinear Rayleigh-Ritz iterative method for solving large scale nonlinear eigenvalue problems. Taiwanese journal of mathematics. Vol. 14, No 3, pp.869–883.
Bai Z., Demmel J., Dongarra J., Ruhe A., Vorst H. Templates for the Solution of Algebraic Eigenvalue Problems: A Practical Guide. Philadelphia, SIAM, 2000. 410p.
Voss H. (2004) An Arnoldi method for nonlinear eigenvalue problems. BIT Numerical Mathematics. No 44, pp. 387–401.
Vayinshtein L. A. (1988) Elektromagnitnye volny [Electromagnetic waves]. Moscow, 440p.
Manenkov A.B. (1970) The excitation of open homogeneous waveguides. Radiophysics and Quantum Electronics. Vol 13, No 5, pp. 578-586.
Goubau.G. (1952) On the excitation of surface waves. Proceedings of the IRE. Vol. 40, No 7, p.865-868.
Collin R.E. Field theory of guided waves. New York, Wiley Interscience, 1991, 852p.
Dudley D.G., Mahmoud S.F. (2006) Linear source in a circular tunnel. IEEE Trans. AP. Vol. 54, No 7, p.2034-2047.
Yip G.L. (1970) Launching Wave Efficiency of the HE11 surface wave mode on a dielectric rod. IEEE Trans. MTT. Vol.18, No 12, p. 1033-1041.
Yip G.L., Auyeung T. (1974) Launching Efficiency of the HE11 surface wave mode on a dielectric tube. IEEE Trans. MTT. Vol. 22, No 1, p.6-14.
Safaai-Jazi A., Yip.G.L. (1980) Scattering from an Arbitrarily Located Off-Axis Inhomogeneity in a Step-Index Optical Fiber. IEEE Trans. MTT. Vol. 28, No 1, p.24-32.
Duncan.J.W. (1952) The efficiency of excitation of a surface wave on a dielectric cylinder. IRE Trans. MTT. Vol. 7, No 2, p.257-268.
Hanham S.M., Bird T.S. (2008) High efficiency excitation of dielectric rods using a magnetic ring current. IEEE Transaction On Antennas and Propagation. Vol. 56, No 6, p. 1805-1808
Kacenelenbaum B.Z. (1949) Symetrichnoe vozbuzhdenie beskonechnogho dielektrycheskogo cilindra [Symmetrical excitation of dielectric rod]. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki. Vol 19, No 10, pp. 1168–1181.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
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.
