Современная электроника №4/2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 (т.е. «четвертинку» волновода), исполь- зуя операцию Split по координатным плоскостям XOZ и YOZ (z – продоль- ная координата). Для мод TE21 суще- ствует возможность либо разрезать волновод пополам, введя одну маг- нитную Perfect H или одну электриче- скую стенку Perfect E, либо ввести пару одинаковых стенок, расположенных по координатным плоскостям или по диа- гональным плоскостям (рис. 3). Таким образом, можно выполнять только одну операцию Split, вводя толь- ко одну продольную плоскость симме- трии (получаем половину структуры), либо выполнять две операции Split (получаем «четвертинку» структуры). Однако расчёт с двумя плоскостями симметрии (для «четвертинки») прово- дить более выгодно, чем для половины структуры, так как физический объём в 2 раза меньше (меньше нужно тетраэ- дров), расчёт выполняется быстрее и с более высокой точностью. На рис. 4 и 5 показаны конструкции вырезок в виде «четвертинок» структур, приведённых на рис. 1 и 2. После того как пользователь ANSYS HFSS вырезал «четвертинку» структу- ры, он должен ввести на плоскостях разреза граничные условия (Perfect E или Perfect H), соответствующие пада- ющей моде. В результате этого при расчёте волновых портов программа будет распределять моды по номерам в порядке их выхода из отсечки уже не для волновода полного сечения, а для волновода с предписанными пло- скостями симметрии (или, что то же самое, для «четвертинки» волновода). Тем самым программа будет выпол- нять сепарацию мод, используя на волновых портах только моды с тре- буемыми плоскостями симметрии (т.е. с нужными азимутальными индек- сами в случае круглого волновода). В волновых портах слева и справа для конструкций на рис. 4 и 5 также будем вводить по 25 мод (максимальное раз- решённое количество). Результаты расчётов Результаты расчёта в ANSYS HFSS для осесимметричного волноводного перехода между круглыми волновода- ми (см. рис. 1) при возбуждении вол- ной ТЕ11 даны на рис. 6, где приведе- ны только коэффициенты отражения и передачи по волне ТЕ11 (есть и другие возбуждаемые волны ТЕ1m и TM1m). На рис. 7 приведены соответству- ющие результаты расчёта для «четвер- Рис. 4. Осесимметричный ступенчатый переход («четвертинка» волноводной структуры) Рис. 6. Коэффициенты отражения и прохождения волны ТЕ11 для осесимметричного ступенчатого перехода (полная структура, рис. 1) Рис. 7. Коэффициенты отражения и прохождения волны ТЕ11 для осесимметричного ступенчатого перехода («четвертинка», рис. 4) Рис. 8. Коэффициенты отражения и прохождения для осесимметричного ступенчатого перехода, падение волны ТЕ11 (расчёт методом моментов) Рис. 5. Ступенчатый переход от круглого к прямоугольному волноводу («четвертинка» волноводной структуры)