Метод модового базиса во временной области для волновода с поперечно неоднородным многосвязным сечением. 2. Пример численной реализации метода

Abstract

В качестве примера рассмотрено распространение импульсного сигнала в плоскопараллельном волноводе с продольным диэлектрическим слоем, что является простейшей поперечно неоднородной ТЕМ-линией. Результаты, полученные с помощью разработанной модификации метода модового базиса, совпали с решением, найденным методом конечных разностей во временной области. Продемонстрирована быстрая сходимость предложенного модового разложения. Рассмотренный метод может быть также применен для анализа дисперсионных характеристик поперечно неоднородного волновода в частотной области. Он дает высокую вычислительную эффективность при получении дисперсионных характеристик в широкой полосе частот и позволяет проводить классификацию волноводных мод в частотной области путем их сопоставления с введенными частотно-независимыми модами во временной области.

Розглядається як приклад поширення імпульсного сигналу у плоскопаралельному хвилеводі з поздовжнім діелектричним шаром, що є найпростішою поперечно неоднорідною ТЕМ-лінією. Результати, отримані за розробленою модифікацією методу модового базиса, співпали з розв’язком, знайденим методом кінцевих різниць у часовій області. Продемонстровано швидку збіжність запропонованого модового розкладу. Розглянутий метод може бути також застосованим у аналізі дисперсійних характеристик поперечно неоднорідного хвилеводу у частотній області. Він надає високу обчислювальну ефективність у отриманні дисперсійних характеристик у широкій смузі частот та дозволяє класифікувати хвилеводні моди у частотній області шляхом їх співставлення з введеними частотно-незалежними модами у часовій області.

As an example, the impulse signal propaga-tion in a parallel-plate waveguide with a longitudinal dielectric layer is considered. Such a waveguide is the simplest transverse inhomoge-neous TEM-line. The results obtained with the mode basis method proposed coincide with the solution by the finite-difference time-domain method. Shown is fast convergence with the mode expansion truncation. The method consi-dered can also be very effective in the analysis of transverse inhomogeneous waveguide disper-sion curves in the frequency domain. It allows high computational efficiency in obtaining dis-persion characteristics within a wide frequency range and also classification of guided-wave modes in the frequency range by their compa-rison with the introduced frequency-independent modes in the time domain.