radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2018-21-2-60-69radioelectronics-222Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА СВЧMICROWAVE ELECTRONICSГибридные типы волн в Н-волноводе с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением*Hybrid Types of Waves Propagating in Double Ridged Waveguide with Piecewise-Layer Dielectric FillingДонченкоА. В.DonchenkoA. V.

Донченко Алексей Витальевич – инженер по специальности "Информационно-измерительная техника и технологии", аспирант физического факультета 

ул. Р. Зорге, 5, Ростов-на-Дону, 344090

Aleksey V. Donchenko –engineer in Information and Measurement Equipment and Technology, Postgraduate student of Physics Faculty 

5, R. Zorge Str., 344090, Rostov-on-Don, Russia

engineer.donchenko@gmail.comЗарганоГ. Ф.ZarganoG. F.

Заргано Геннадий Филиппович – доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАЕН, заведующий кафедрой радиофизики физического факультета

ул. Р. Зорге, 5, Ростов-на-Дону, 344090

Gennady F. Zargano – D.Sc. in Physics and Mathematics, Professor , Head of the Department of Radiophysics of Physics Faculty 

5, R. Zorge Str., 344090, Rostov-on-Don, Russia

zargano@yandex.ruЗемляковВ. В.ZemlyakovV. V.

Земляков Вячеслав Викторович – доктор физико-математических наук, доцент, профессор физического факультета 

ул. Р. Зорге, 5, Ростов-на-Дону, 344090

Vyacheslav V. Zemlyakov – D.Sc. in Physics and Mathematics, Associate Professor, Professor of the Department of Applied Electrodynamics and Computer Modeling of Physics Faculty 

5, R. Zorge Str., 344090, Rostov-on-Don, Russia

vvzem@yandex.ruЮжный федеральный университетРоссияSouthern Federal UniversityRussian Federation201828042018026069Copyright © Донченко А.В., Заргано Г.Ф., Земляков В.В., 20182018Донченко А.В., Заргано Г.Ф., Земляков В.В.Donchenko A.V., Zargano G.F., Zemlyakov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/222

Представлен алгоритм расчета электродинамических характеристик гибридных типов волн, распространяющихся в Н-волноводе с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением. Рассматривается структура Н-волновода с диэлектрическими пластинами, установленными в пространстве между гребнями, и с диэлектрическим образцом, зажатым между диэлектрических подложек с диэлектрической проницаемостью, близкой к единице. Электродинамические характеристики рассматриваемых структур были рассчитаны методом частичных областей с учетом особенностей поведения электромагнитного поля на ребрах волновода диэлектрическом и металлическом. Представлена методика расчета потерь электромагнитной энергии в Нволноводе с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением. Приведена классификация гибридных типов волн, соответствующая типу граничных условий. Проведен анализ характеристик гибридных волн, распространяющихся в Н-волноводе WRD350 с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением. Визуально представлены пространственные структуры электромагнитных полей и их плоскостные проекции (вид спереди, вид сверху, вид сбоку) первых двух НЕ-волн и первой ЕН-волны. Рассчитаны критические частоты первых восьми НЕи ЕН-волн. Приведены значения постоянных распространения первых двух НЕ-волн и первой ЕН-волны на рабочей частоте с учетом потерь. Проведено сравнение результатов, получаемых описанной методикой, с результатами расчетов численными методами.

The algorithm for calculating electrodynamic characteristics of hybrid types of waves propagating in double ridged waveguide with piecewise-layered dielectric filling is presented. The double ridged waveguide structure with dielectric plates installed between the ridges, and with dielectric sample sandwiched between the dielectric substrates is consid-ered. The calculations are carried out using the method of partial regions. The presented algorithm takes into account the electromagnetic field components singularities near the dielectric and metal edges of the waveguide. The technique for calculating the electromagnetic energy losses in the double ridged waveguide with a piecewise layered dielectric filling is provided. The classification of hybrid waves is given. The spatial structures of electromagnetic fields and their planar projections (front view, top view, side view) for the first two HEwaves and the first EH-wave are demonstrated. Cutoff fre-quencies and propagation constants of HEand EH-waves are calculated. The results obtained using the described meth-od and numerical approach are compared. Then the results are analyzed.

волноводы сложных сеченийдиэлектрики на СВЧметод частичных областейН-волноводгибридные волныwaveguides with complex cross sectionsmicrowave dielectricmethod of partial regionsdouble ridged waveguidehybrid wavesReferencesURL: http://www.microtech-inc.com (дата обращения: 16.11.2017).Available at: http://www.microtech-inc.com (accessed: 16 November 2017).Wideband Resistive Sensors for DoubleRidged Waveguides / P. Ragulis, R. Simniškis, M. Dagys, Ž. Kancleris // IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45, iss. 10. P. 2748–2754.Ragulis P., Simniškis R., Dagys M., Kancleris Ž. Wideband Resistive Sensors for Double-Ridged Waveguides. IEEE Transactions on Plasma Science. 2017, vol. 45, no. 10, pp. 2748–2754.A Compact L-Band Orthomode Transducer for Radio Astronomical Receivers at Cryogenic Temperature / G. Valente, G. Montisci, T. Pisanu, A. Navarrini, P. Marongiu, G. Casula // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2015. Vol. 63, iss. 10. P. 3218–3227.Valente G., Montisci G., Pisanu T., Navarrini A., Marongiu P. Casula G. A Compact L-Band Orthomode Transducer for Radio Astronomical Receivers at Cryogenic Temperature. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2015, vol. 63, no. 10, pp. 3218–3227.A Novel X-Band Diplexer Based on Overmoded Circular Waveguides for High-Power Microwaves / J. Li, H. Huang, Z. Zhang, W. Song, H. Shao, C. Chen, W. Huang // IEEE Transactions on Plasma Science. 2013. Vol. 41, iss. 10. P. 2724–2728.Li J., Huang H., Zhang Z., Song W., Shao H., Chen C., Huang W. A Novel X-Band Diplexer Based on Overmoded Circular Waveguides for High-Power Microwaves. IEEE Transactions on Plasma Science. 2013, vol. 41, no. 10, pp. 2724–2728.Заргано Г. Ф., Ляпин В. П., Михалевский В. С. Волноводы сложных сечений. М.: Радио и связь, 1986. 124 с.Zargano G. F., Lyapin V. P., Mikhalevskii V. S. Volnovody slozhnykh sechenii [Waveguides of Compound CrossSections]. Moscow, Radio i svyaz', 1986, 124 p. (In Russian)Donchenko A. V., Zargano G. F., Zemlyakov V. V. Elecrodynamic analysis of electromagnetic fields of hybrid waves propagating in the single-ridged waveguide // J. of Electromagnetic Waves and Applications. 2017. Vol. 32, № 6. P. 739–749.Donchenko A. V., Zargano G .F., Zemlyakov V. V. Elecrodynamic Analysis of Electromagnetic Fields of Hybrid Waves Propagating in the Single-Ridged Waveguide. Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2017, vol. 32, no. 6, pp. 739–749.Analysis of Metallic Waveguides of a Large Class of Cross Sections Using Polynomial Approximation and Superquadric Functions / S. Lin, L. Li, T. Yeo, M. Leong // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. Vol. 49, iss. 6. P. 1136–1139.Lin S., Li L., Yeo T., Leong M. Analysis of Metallic Waveguides of a Large Class of Cross Sections Using Polynomial Approximation and Superquadric Functions. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001, vol. 49, no. 6, pp. 1136–1139.Helszajn J., Mckay M. Circular Polarisation in a Double-Ridge Waveguide // IEEE Proceedings – Microwaves, Antennas and Propagation. 2005. Vol. 152, iss. 1. P. 25–30.Helszajn J., Mckay M. Circular Polarisation in a Double-Ridge Waveguide. IEEE Proceedings – MicroReceived December, 13, 2017 waves, Antennas and Propagation. 2005, vol. 152, no. 1, pp. 25–30.Cho Y. H., Eom H. J. Analysis of a Ridge Waveguide Using Overlapping T-Blocks // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2002. Vol. 50, iss. 10. P. 2368–2373.Cho Y. H., Eom H. J. Analysis of a Ridge Waveguide Using Overlapping T-Blocks. IEEE Transactions on Micro-wave Theory and Techniques. 2002, vol. 50, no. 10, pp. 2368–2373.Линии передачи сложных сечений / Г. Ф. Заргано, А. М. Лерер, В. П. Ляпин, Г. П. Синявский. Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 1983. 320 с.Zargano G. F., Lerer A. M., Lyapin V. P., Sinyavskii G. P. Linii peredachi slozhnykh sechenii [Transmission Lines for Compound Cross-Sections]. Rostov-na-Donu, Izd-vo Rostovskogo universiteta, 1983, 320 p. (In Russian)Mittra R., Lee S. W. Analytical Techniques in the Theory of Guided Waves. New York: MacMillan, 1971. 302 p.Mittra R., Lee S. W. Analytical Techniques in the Theory of Guided Waves. New York, MacMillan, 1971, 302 p.Донченко А. В., Заргано Г. Ф. П-волновод, как измерительная ячейка устройств определения диэлектрической проницаемости материалов // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5, № 5. C. 40–46.Donchenko A. V., Zargano G. F. P-Waveguide as Measuring Cell for Devices Determining Material Dielectric Constant. Fizicheskie osnovy priborostroeniya [Instrumentation Physics]. 2016, vol. 5, no. 5, pp. 40–46. (In Russian)Fletcher C. A. J. Computational Galerkin methods, Springer Series in Computational Physics. New York: Springer-Verlag, 1984. 319 p.Fletcher C. A. J. Computational Galerkin Methods, Springer Series in Computational Physics. New York, Springer-Verlag, 1984, 319 p.Volume Integral Method for Investigation of Plasmonic Nanowaveguide Structures and Photonic Crystals /A. M. Lerer, I. V. Donets, G. A. Kalinchenko, P. V. Makhno // Photonic Research. 2014. Vol. 2, № 1. P. 31–37.Lerer A. M., Donets I. V., Kalinchenko G. A., Makhno P. V. Volume Integral Method for Investigation of Plasmonic Nanowaveguide Structures and Photonic Crystals. Photonic Research. 2014, vol. 2, no. 1, pp. 31–37.Donchenko A. V., Zargano G. F., Zemlakov V. V. Ridged Waveguide as a Device for Measuring the Dielectric Permittivity of Materials // Proc. of 2014 Int. conf. on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE, 2014), Saratov, 25–26 сент. 2014 г. / IEEE. 2014. P. 326–333.Donchenko A. V., Zargano G. F., Zemlakov V. V. Ridged Waveguide as a Device for Measuring the Dielectric Permittivity of Materials. Proc. of 2014 Int. conf. on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE, 2014). Saratov, 25–26 September 2014. Piscataway: IEEE. 2014, pp. 326–333. DOI: 10.1109/APEDE.2014.6958770

The authors declare that there are no conflicts of interest present.