Tytuł artykułu
Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Cylindrical dielectric resonators in antenna applications : integral equations analysis
Języki publikacji
Abstrakty
W pracy opisano efektywną metodę analizy zjawisk elektromagnetycznych zachodzących w niejednorodnych strukturach dielektrycznych o symetrii obrotowej, umieszczonych w różnych środowiskach. Jako najbardziej ogólny rozważono przypadek umieszczania bryły dielektrycznej w ośrodku warstwowym o dowolnej stratyfikacji. Metodę analizy rezonatorów oparto na wykorzystaniu objętościowego równania całkowego. Wprowadzono zastępczy prąd elektryczny charakteryzujący strukturę dielektryka. Wtórne pole elektryczne wytwarzane przez zastępczy rozkład prądów obliczono za pomocą tzw. równania dwupotencjałowego, które dla ośrodków warstwowych zostało sformułowane przez Michalskiego i Mosiga. W celu zredukowania złożoności obliczeniowej zagadnienia wykorzystano poczynione na wstępie założenie o obrotowej symetrii bry (anteny) dielektrycznej. Równania zapisano w biegunowym układzie współrzędnych, a następnie do wszystkich zmiennych (prądów, ładunków, pól elektrycznych i magnetycznych, itp.) zastosowano przekształcenie w szereg Fouriera. Okazuje się, że jądra równań odpowiadające poszczególnym elementom szeregu Fouriera rozdzielają się, dzięki czemu możliwa jest niezależna analiza związanych z tymi elementami rodzajów pola elektromagnetycznego (tzw. rodzaje azymutalne pola). Szczególnie interesujące własności przedstawia sobą rodzaj pola o symetrii obrotowej. Jak wykazano, w takiej sytuacji następuje dalsze rozdzielenie równań, które opisuja teraz niezależnie tzw. rodzaje TE i TM pola elektromagnetycznego. Do algebraizacji równań wykorzystano metodę momentów, stosując tzw. schemat Galerkina. W celu dalszej poprawy efektywności rozwiązania wykorzystano specjalnie skonstruowane przez autora funkcje bazowe, w których ilość niezależnych zmiennych zredukowano poprzez zastosowanie prawa Gaussa. Skuteczność metody wykazano na przykładach, porównując uzyskane wyniki z rezultatami obliczeń za pomocą innych metod oraz z danymi literaturowymi.
In this work, an effective method of analysis of electromagnetic phenomena in heterogeneous dielectric structures with rotational symmetry, placed in various environments, has been described. As the most general case, the multilayered medium with unspecified stratification has been considered. The method of analysis is based on the use of the volume integral equation. An equivalent electric current characterizing the dielectric structure has been introduced. The scattered field due to the equivalent current distribution has been calculated with the use of so-called mixed-potential integral equation, given, for the case of layered media, by Michalski and Mosig. In order to reduce the computational complexity of the problem, the assumption, mentioned at the beginning, about the rotational symmetry of the dielectric body (antenna) has been used. The equations have been transferred into the cylindrical coordinate system, and next, to all unknowns (equivalent currents, charges, electric and magnetic fields, etc.) the expansion into Fourier series has been applied. We can find that the equations kernels, which correspond to various elements of the Fourier series, decouple, and it is possible to independently analyze various electromagnetic field modes (so-called azimuthal modes of the field). Particularly interesting features are exhibited by the rotationaly symmetric field mode (corresponding to zero index in the Fourier series). As shown, for this field-mode there is a further decoupling of the equations, which now describe independent TE and TM modes of the electromagnetic field. For the algebraization of the equations, the method of moments has been used, with the Galerkin formulation. In order to further improve the solution efficiency, the specially constructed by the author basis functions have been applied, where the number of independent unknowns has been reduced with use of the Gauss'law. The effectiveness of the presented analysis method has been shown in the variety of examples, where the results have been compared to those obtained with other methods or with the literature data.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
43--63
Opis fizyczny
Bibliogr. 38 poz.
Twórcy
autor
- Instytut Telekomunikacji i Akustyki Politechniki Wrocławskiej
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BWA2-0005-0066
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.