Поэтому при решении тестовой задачи их можно выбирать произвольным образом. Рассмотрим известное [ 2 , 4 ] представление поля внутри прямоугольного канала Флоке. Для того чтобы рассчитать коэффициенты отражения и прохождения в диапазоне углов падения, зададим угол падения как параметр Teta. При этом амплитуда коэффициента отражений в полосе частот 8…10 ГГц не превышает 24 дБ. В заключении можно отметить, что в настоящее время на оптических частотах применяются и другие, более сложные частотно-селективные поверхности. Публикации с ключевыми словами:

Добавил: Mazulkis
Размер: 59.85 Mb
Скачали: 22195
Формат: ZIP архив

Получена 7 нефеюов г. Для моделирования структуры бесконечного размера с периодически повторяющимися фрагментами были использованы каналы Флоке. Такая поверхность, применяемая в оптических усилителях, имеет частотную характеристику отражения и прохождения, зависящую от угла падения на неё плоской волны. Проведено сравнение полученных результатов расчета коэффициента отражения с экспериментальными данными, приведенными в литературе.

При проектировании оптических приборов необходимо оптимизировать их характеристики путем подбора параметров отражающей поверхности [ 12 ].

Целью данной работы является определение электродинамических характеристик структуры, состоящей из периодически расположенных техническвя конусов, которая считается перспективной для создания нелинейных приборов оптического диапазона см. Это могут быть оптические усилители, преобразователи и др.

Схема a и топология б оптического усилителя, в фрагмент модели наноструктуры, используемой при создании оптических усилителей. Структуру шероховатой поверхности металла можно описать несколькими способами: Во всех случаях стоит задача расчета собственных частот и частотной характеристики частотно-селективной поверхности.

Инженерный вестник: Коаксиально-микрополосковый переход с использованием копланарной линии

Электродинамическая формулировка задачи выглядит следующим образом: Требуется найти рассеянное структурой поле. Естественным методом анализа бесконечных периодических структур является применение условий периодичности, которые сводят задачу для бесконечной структуры к анализу одного периода. Указанные выше программы дают возможность задания периодических условий. Следует отметить, что анализ падения плоской волны на бесконечную периодическую структуру является достаточно новой задачей в практике применения таких программных средств как HFSS и CST MWS.

Поэтому, прежде чем перейти непосредственно к расчету структуры показанной на рис. В качестве тестовой структуры была выбрана граница раздела двух сред. Для нее известно строгое аналитическое решение в виде коэффициентов отражения и прохождения плоских волн [ 12 ], которые будем сравнивать с численными результатами. Падение плоской волны на границу раздела двух сред. При падении плоской волны на поверхность раздела двух сред, её поляризация не меняется.

Если вектор Е лежит в плоскости падения, то такая поляризация называется параллельной, если вектор E перпендикулярен плоскости падения — перпендикулярная поляризация.

Пример использования граничных условий этого типа показан на рис. Верхний параллелепипед заполнен вакуумом с диэлектрической проницаемостью равной единице, нижний — диэлектриком с относительной проницаемостью электтодинамика. Бесконечная граница раздела двух сред, строго говоря, не является периодической структурой. Поэтому применение аппарата периодических граничных условий для ее анализа нуждается в пояснении. Рассмотрим известное [ 24 ] представление поля внутри прямоугольного канала Флоке.

Под каналом Флоке понимается часть пространства, ограниченная вертикальными стенками см. Ряд 1 называется в теории периодических структур разложением поля техническся гармоникам Флоке, каждая из которых является членом ряда 1. Можно аеадемия, что гармоника Флоке с нулевыми индексамикоторую часто называют основной гармоникой, имеет структуру поля, совпадающую с полем падающей волны.

Техническая электродинамика — «Студенточка»

Так как мы техниеская полупространство прито она описывает поле отраженной волны. Можно записать разложение аналогичное 1 для полупространства. Основная гармоника в этом разложении будет соответствовать прошедшей преломленной волне.

  ИРБИС РОМАН ДМИТРИЙ БРИЛОВ СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Гармоники высших порядков необходимы для описания ближнего поля, которое возбуждается, если период имеет сложную структуру, например, показанную на рис. В случае плоской поверхности вид решения электродинамической элеутродинамика известен [ 12 ].

Поле описывается отраженной и преломленной волнами. Высшие гармоники Электродинмика не возбуждаются. Таким образом, применение периодических граничных условий для анализа границы раздела двух сред оправданно тем, что отраженная и преломленная волны описываются основными гармониками Флоке, а гармоники высших порядков не возбуждаются.

Фрагмент диэлектрической подложки, на которую падает плоская волна. Интересно отметить, что поле основной гармоники не зависит от периодов. Поэтому при решении тестовой задачи их можно выбирать произвольным образом.

Решение задачи о падении плоской волны с помощью HFSS. Задание параметров падающей волны в системе HFSS поясняется на рис. Параметризация угла падения плоской волны: В результате получаем картину поля, угол отражения и угол преломления электромагнитных волн.

Для получения количественной оценки свойств частотно-селективной поверхности, применим теорему Флоке. Для решения граничной задачи в системе HFSS на горизонтальных поверхностях, ограничивающих канал Флоке по вертикали необходимо установить порты, нефедоы получили название портов Флоке. Они задаются в техническаы показанном на рис. Установка параметров порта Флоке при решении задачи. Особенностью программы HFSS версии 12 является то, что порты Флоке можно ставить только на изотропную среду с диэлектрической проницаемостью равной единице.

Если между нижним портом Флоке и стороной нижней диэлектрической платы остается зазор рис. Необходимость создания такого зазора можно считать недостатком программы HFSS. Для того, чтобы такое вторичное отражение электродинамиа, ставим снизу поглощающую границу Radiateсоприкасающуюся с нижней стороной диэлектрической платы.

При этом мы теряем возможность расчета коэффициента прохождения через структуру, так как порт в нижней части канала Флоке заменяется указанной границей.

Тем не менее, возможность расчета коэффициента отражения сохраняется. Известны аналитические зависимости для коэффициента отражения и прохождения передачи при падении волны на границу раздела двух сред, то есть при условии, что толщина платы стремится к бесконечности. Коэффициент отражения по полю для волны с параллельной поляризацией рис.

Коэффициент передачи поля для волны с параллельной поляризацией равен. Расчеты, выполненные на HFSS и характеристики, рассчитанные по 2сравниваются на рис. При других углах падениях имеется принципиальная ошибка, связанная с конечным значением толщины подложки Tпоказанной на рис.

Рассчитанный на HFSS коэффициент отражения в диапазоне углов падения для разных толщин подложки. На основе данных, приведенных на рис.

Личный кабинет :

Полученная ошибка в расчетах объясняется тем, что невозможно создать условие полного поглощения волны, проходящей через подложку конечной толщины как приходится делать в реальных условиях моделирования даже используя поверхность типа Radiate. Выполним расчет с падением плоской волны на границу двух сред под разными углами на программе CST.

Для описания бесконечной структуры применим периодические граничные условия, которые ставятся на боковых стенках блока Unit Cell. Сверху и снизу бокса анализа ставим порты Флоке. Внизу порт Ттехническая можно установить непосредственно на сторону диэлектрического слоя, и в этом случае порт Флоке техничрская роль полного поглотителя. Направление падения плоской волны задается в виде разности фаз между противоположными границами при описании периодических граничных условий. Граничные условия для ячейки Unit Cell автоматически повторяются в двух направлениях.

  НЕДОНОШЕННЫЕ ДЕТИ ПЕДИАТРИЯ 2013ГОД КНИГА СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Такой расчет можно выполнить только в частотной области. Это является свойством метода FDTD, поскольку в этом методе пространство разбивается на параллелепипеды. При установке порта Флоке необходимо выбрать параметр Number of Floquet modes — количество мод Флоке, которые будут учитываться в расчетах рис. Список мод Флоке может быть установлен вручную или автоматически. В последнем случае, максимальный акадеиия Флоке по двум направлениям может быть изменен, выбирая опцию Update.

Количество мод зависит от размера блока Unit Cell. Чем больше её размер, тем больше типов волн нужно устанавливать. Постоянные распространения каждого типа волн рассчитываются после нажатия на Update и выводятся в строку данной моды. Установка 1 моды порта Флоке как поле E параллельной поляризации.

Установка 1 моды порта Флоке как поле H перпендикулярной поляризации. В разделе Frequency рис. Установка двух мод взаимноперпендикулярных волн на входе и выходе канала Флоке. Для того чтобы рассчитать коэффициенты отражения и прохождения в диапазоне углов падения, зададим угол падения как параметр Teta. Параметр Teta устанавливаем в двух местах: Для вывода на график зависимость коэффициента отражения от угла падения рис.

Порты Флоке позволяют рассчитать параметры рассеяния, которые определяются для волн с нормированными амплитудами [ а.и ]. Нормированная амплитуда элеутродинамика модулю равна корню квадратному из мощности, переносимой волной через поверхность единичной площади. В тоже время, формулы 2 и 3 записаны для амплитуд поперечных компонент электрического поля. Отличие в определении параметров рассеяния не сказывается при вычислении коэффициента отражения, поскольку падающая и отраженная волны распространяются в одной и той же среде нормируются одинаковым образом.

При вычислении коэффициента прохождения разные способы записи параметров рассеяния приводят к разным количественным результатам. Поэтому для сравнения численных и аналитических расчетов необходимо найти связь между параметрами рассеяния определенными разными способами.

Электродинамика

Мощность нефедв, преломленной в среду с проницаемостью e из среды с проницаемостью 1, равна [ 12 ]. Мощность падающей волны равна. Таким образом, для получения коэффициента передачи преломленной мощности в диэлектрическую среду для всех углов падающей волны нефеоов выполнить нормировку, заключающуюся в умножения коэффициента S 21 на коэффициент пропорциональности из 6. Для того, чтобы непосредственно вывести коэффициент передачи на график, используем возможности постпроцессорной обработки пакета CST MWS.

Реализация расчета выражения для коэффициента передачи. Нормировку коэффициента передачи из 6 можно выполнить, вводя его выражение в макрос Mix 1 d Results рис. В верхней строке введена формула 3. В строке A выбираются S параметры передачи мощности от порта с максимальной координатой Zmax до порта с минимальной координатой Zmin.

В правом диалоге выбираются S параметры портов Флоке. Возможно также вывести по оси абсцисс не частоту, а неефдов волны, для чего нужно выполнить перенормировку по оси x.