С. М. Гаранин, И. Н. Данилов, А. В. Кашин, А. Ю. Седаков

1–4 Филиал РФЯЦ-ВНИИЭФ «НИИИС им. Ю.Е. Седакова» (г. Нижний Новгород, Россия)

Постановка проблемы. Для решения прикладных дифракционных задач электродинамики в настоящее время применяется ряд аналитических и численных методов. Однако практически все они имеют ограничения и недостатки. Большинство применяемых методов накладывают ограничения на геометрию нерегулярной области направляющей структуры, требуют высокой степени декомпозиции устройства и значительных затрат машинного времени, а также имеют сложную и громоздкую процедуру алгебраизации.

Цель. Адаптировать метод интегральных уравнений, основанный на лемме Лоренца, к внутренним задачам дифракции, а также разработать на его основе алгоритм расчета характеристик передачи трехмерно-нерегулярных согласующих волноводных переходов прямоугольного поперечного сечения.

Результаты. Разработан алгоритм расчета характеристик передачи согласующих переходов, соединяющих несоосные волноводы, получена приближенная запись компонент полей на поверхности нерегулярной области. Приведены результаты численной реализации построенного алгоритма. Корректность полученных результатов подтверждена многосторонней проверкой: сравнением с результатами, полученными с помощью строго обоснованного метода полуобращения, энергетической оценкой, основанной на законе сохранения энергии, внутренней сходимостью, а также сравнением с результатами, полученными с помощью системы автоматизированного проектирования.

Практическая значимость. Разработанный алгоритм может быть использован при проектировании различных функциональных узлов СВЧ- и КВЧ-диапазонов. При этом он не требует значительных затрат машинного времени и не накладывает ограничений на форму профиля продольного сечения рассматриваемой нерегулярной направляющей структуры.

Гаранин С.М., Данилов И.Н., Кашин А.В., Седаков А.Ю. Применение метода интегральных уравнений, основанного на лемме Лоренца, для расчета согласующих переходов между несоосными волноводами прямоугольного поперечного сечения // Антенны. 2021. № 2. С. 20–29. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202102-03

1. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: АН СССР. 1961.
2. Раевский С.Б., Рудоясова Л.Г. Расчет волноводного резонатора, перестраиваемого металлическим стержнем на основе метода частичных областей // Известия вузов СССР. Сер. Радиофизика. 1976. Т. 19. № 9. С. 1391–1394.
3. Радионов А.А., Раевский С.Б. Расчет дисперсионных характеристик и коэффициентов затухания прямоугольных гофрированных волноводов // Известия вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника. 1977. Т. 20. № 9. С. 69–73.
4. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука. 1978.
5. Стренг Г., Фикс Д. Теория метода конечных элементов. М.: Мир. 1977.
6. Иларионов Ю.А., Раевский С.Б., Сморгонский В.Я. Расчет гофрированных и частично-заполненных волноводов. М.: Сов. радио. 1980.
7. Раевский С.Б. Метод интегральных уравнений для расчета нерегулярных волноводов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12. № 3. С. 34–37.
8. Левин Л. Теория волноводов. Методы решения волноводных задач / Под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь. 1981.
9. Борисенко А.И., Тарапов И.Е. Векторный анализ и начала тензорного исчисления. М.: Высшая школа. 1966.
10. Шестопалов В.П., Кириленко А.А., Рудь Л.А. Резонансное рассеяние волн. Т. 2. Волноводные неоднородности. Киев: Наукова думка. 1986.