Метод частичных областей с учетом особенностей во внутренних задачах с произвольными кусочно-координатными границами. Часть 1. Спектры собственных волн ортогонных волноводов

Abstract

Описан обобщенный метод нахождения модового базиса полых волноводов сложного поперечного сечения c произвольными кусочно-координатными границами, основанный на учете особенностей поля вблизи сингулярностей границ. Среди рассматриваемых объектов: П- и Н-волноводы, с Т-образной пластиной и многоканавчатые, простые и сложные крестообразные, прямоугольные коаксиальные и с сечением в виде полукольца и другие, являющиеся структурными элементами многих электродинамических объектов. Описаны все этапы алгоритма реализации обобщенного метода частичных областей с учетом особенностей поля от поиска полного спектра критических частот до поперечных полей собственных волн, что обеспечивает рассмотрение сложных векторных задач рассеяния в волноводах и перфорированных экранах. Приведены распределения поперечных электрических полей для низших и высших мод некоторых «экзотических» волноводов, демонстрирующие эффективность созданных вычислительных процедур.

Описано узагальнений метод знаходження модового базису порожніх хвилеводів складного поперечного розрізу з довільними кусково-координатними межами, що ґрунтується на врахуванні особливостей поля поблизу сингулярностей меж. Серед розглянутих об’єктів: П- і Н-хвилеводи, із Т-образною пластиною і багатоканавчаті, прості та складні хрестообразні, прямокутні коаксіальні і з перерізом у вигляді півкільця та інші, що є структурними елементами багатьох ефектродинамічних об’єктів. Описано всі етапи алгоритму реалізації узагальненого методу часткових областей з урахуванням особливостей поля від пошуку повного спектру критичних частот до поперечних полів власних хвиль, що робить можливим розгляд складних векторних задач розсіяння в хвилеводах і перфорованих екранах. Наведено розподіли поперечних електричних полів для нижчих і вищих мод деяких «екзотичних» хвилеводів, що демонструють ефективність створених обчислювальних процедур.

We describe a generalized method of finding the eigenmode spectrum of hollow waveguides with complicated cross-section and arbitrary piecewise coordinate boundaries. This method is based on taking into account the field singularities near the edges of boundary. Ridged, T-septum, cross-shaped, coaxial, split-ring-shaped waveguides, waveguides with multiple grooves etc. are considered. Such waveguides are the structural units of many microwave devices. All stages of implementing the algorithm of the mode matching technique accounting for field singularities are given. That ensures consideration of complicated waveguide and perforated screens vector scattering problems. Distributions of the transverse electric fields for the lower and higher modes of some exotic cross-section waveguides are shown. This demonstrates the effectiveness of final computer code.