Доброго времени суток, уважаемые форумчане подскажите, где можно найти методику расчета крестообразной диафрагмы, что бы связать два волновода.

А в чем собственно проблема? Берешь HFSS или Mirowave Studio и считаешь? Смотришь распределения токов на стенках волновода и в нужном месте прорезаешь щель. Можно запустить параметрический анализ или оптимизацию. Или вам нужно что-то другое?

Точное электродинамическое решение задачи можно найти в статье:
Ke-Li Wu and Robert H. MacPhi
"A rigorous Analysis of a Cross Waveguide to Large Circular Waveguide Junction and Its Application in Waveguide Filter Design" -- IEEE MTT, Vol. 45, No. 1, January 1997
Если нужно, я могу прислать статью.
Но хочу заметить, что это достаточно сложная классическая трехмерная некоординатная волноводная задача. Методика ее решения хорошо известна -- строим поля собственных колебаний крестообразного волновода (например, методом продольного резонанса), получаем матрицу связи мод крестообразного и круглого волноводов и сшиваем поля на диафрагме, учитывая симметрию системы. Имея матрицу рассеяния стыка круглого и крестообразного, применяем метод обобщенных матриц рассеяния и получаем матрицу рассеяния диафрагмы.
Чтобы сделать программу для такой диафрагмы нужно иметь решение для задач -- стыка трямоугольных волноводов разного сечения в Е и Н плоскостях, поиска минимума детерминанта матрицы, построения полей собственных колебаний, расчета интегралов связи мод круглого и прямоугольного волноводов, метода обобщенных матриц рассеяния.
Если крест мал можно использовать теорию малых аппертур Бетте, через магнитную и электрическую поляризуемость. Например в статье "Analysis and Close-Form Solutions of Circular and Rectangular Apertures in the Transverse Plane of a Circular Waveguide" Gary B Eastham and Kai Chang, IEEE MTT, Vol 39, No.4, April 1991, p. 718 приведены формулы для продольных и поперечных прямоугольных диафрагм и много ссылок. Эту статью тоже могу выслать.

Дело в том, что мне надо реализовать связь в волноводе для двух ортогональных колебаний.
Наверно я немножко не правильно выразился на счет крестообразной щели... наверно будет правильнее сказать, что щель прямоугольная но так как у нас 2 моды просто вторую разворачиваем на 90 градусов... Если я не прав поправте меня.



А если есть возможность выложить статью буду очень признателен.

а элемент на картинке взят из MMWizard, разве данная программа не считает такие переходы!?
или вам нужно именно аналитическое решение для статьи например!
То Tatyana:
а вы не плохо разбираетесь в электродинамике, хочу спросить:
а вы не сталкивались с расчётами. например. фильтров на основе штырей или нитей в круглом волноводе? интересует вариант расчёта нитевидной структуры в круглом волноводе для H и E волн с помощью матриц рассеяния.

спасибо!

Точного решения для цилиндрического штыря в круглом волноводе, насколько я знаю, нет. А есть -- гребенчатый цилиндрический волновод, который достаточно близко описывает цилиндрический штырь.
Решение есть в статье U.Balaji and R.Vahldieck "Radial Mode Matching Analysis of Riged Circular Waveguides" IEEE MTT, Vol. 44, pp. 1183-1186, July 1996 и других статьях группы R.Vahldieck. Прямоугольный штырь в круглом волноводе решен рядом авторов методом конечных элементов. Это без особых подробностей. Наиболее интересна (IMHO) статья Jose R. Montejo-Garai and Julian Zapata "Full-Wave Design and Realization of Multicoupled Dual-Mode Circular Waveguide Filters" IEEE MTT, Vol. 43, No 6, june 1995, pp. 1290-1297. Статья замечательная, авторы последовательно строят двухмодовый фильтр со всеми промежуточными результатами. Такое редко найдешь даже в учебниках. И по поставленному вопросу -- у них есть график зависимости коэффициента связи от длины стержня.
Решение этой же залачи -- прямоугольный штырь-- предлагают целый ряд авторов разными методами: от интегральных уравнений (испанцы, группа Vincente E.Boria-Esbert) до довольно простого метода аппроксимации структуры ступеньками (американцы, группа Zaki).
Могу прислать ссылки или статьи.

Есть книга "Направленные ответвители сверхвысоких частот" 60 какого-то года, нетолстая - не больше 100 страниц. Авторов не помню к сожалению. Недавно сдать пришлось - отсканить не успел. Есть смутное сомнение, что там были и прямоугольные отверстия связи и крестообразые, хотя не уверен. Сам интересовался рядом круглых отверстий - они точно есть.

Действительно картинка из MMWizard! Мне действительно нужна методика с формулами и аналитическими выражениями. Правда не для статьи, а немножко для другого, весьма интересного дела...

Татьяна, Вы может быть знаете где можно почитать Боте про теорию возмущений рассеяния энергии малыми диафрагмами... Очень интересно.
Если у вас есть статьи на которые Вы ссылаетесь в своих постах выкладывайте не стесняйтесь.

Да, если не трудно, пришлите данные статьи!
спасибо!

Может кто нибудь расскажет все таки про расчет диафрагм... или посоветует литература с примерами.
Меня больше интересует возможность расчет для одной моды и второй моды. Будут ли они одинаковы или нет???

1. Статьи выложу на файлообменник ми дам ссылку чуть позднее. Но где-то в топике о документации по СВЧ была ссылка на архив MTT, естественно и мои книжные сокровища оттуда.
2. 2Hamb
Естественно, если у Вас, например, вертикальная поляризация падающей волны круглого волновода, то отражение/прохождение в волны этой и перпендикулярной поляризации будут разными.
3. Позволю себе дать два совета:
Первый -- очень часто чтобы удовлетворить двум коэффициентам связи совсем не нужна крестообразная диафрагма, достаточно узкой прямоугольной. А это уже гораздо более легкая и давно решенная задача. Взгляните, например, на этот фильтр
http://www.cst.com/Content/Applications/Ar...andpass+Filter+
Второй -- посчитать нужные (для данных коэффициентов связи) размеры креста тяжело еще и потому, что есть общая область для вертикального и горизонтального плечей, поэтому нельзя отдельно считать эти плечи. Так разведите их! Особенно если связи слабые. Получите четыре диафрагмы по краям. А технически Вы получите еще одно преимущество -- вы сможете с помощью винтов тьюнить диафрагмы и практически независимо друг от друга. Конечно в этом случае должна быть более толстая диафрагма, но тогда и отвестия будут побольше, что тоже неплохо.

По поводу теории малого отверстия Бете. Его стaтьи относятся к 44 году, а вот лучшее их развитие в статье "Improved Single and Multiaperature Waveguide Coupling Theory, Including Explanation of Mutual Interactios", Ralph Levy, IEEE MTT , Vol.28, No 4, april 1980, pp.331-338.
Это тот случай, когда приближенные формулы работают исключительно хорошо (в своем диапазоне параметров, конечно). Я считаю направленные ответвители с двумя рядами 15-23 отверстий этим методом, считается очч быстро и поэтому есть возможность применить многомерную оптимизацию, все занимает всего несколько минут. Простой анализ точным методом на хорошей точности (а она необходима ввиду большого количества отверстий даже с учетом симметрии) занимает гораздо больше времени.

будет совсем хорошо, если вы сбросите и сами статьи, и ссылочку на архив MTT!!!
спасибо ещё раз, ждёмс.

а по поводу тьюнинга емкостными винтами хорошее дело, только в одну сторону и с уменьшением полосы фильтра,если не прав - поправьте!
можно даже винты вкручивать под углом к диаграмме, а не вертикально, что может быть даже будет лучше.

Статьи выложила на http://rapidshare.com/files/114397075/MTT_Articles.zip
Я имела в виду, что статьи у меня из архива, он у меня на дисках и ссылки на архив у меня нет, гляньте в "Документацию по СВЧ".
Если посчитать диафрагмы методом сшивания мод или на HFSS или STD MWS по имеющимся коэффициентам матрицы связи фильтра (с установкой магнитной и электрической стенок), то весьма незначительного тьюнинга с помощью перпендикулярных винтов вполне достаточно.

А почему разница будет между поляризованными волнами они же одинаковые только ортогональные???
А с одной щелью как быть? Разве она сможет связать 2 ортогональных колебания по моему для этого крест и нужен.

Что Вы имеете в виду под симметрией? Возбуждать-то Вы будете волной вполне определенной поляризации, независимо от того, будете ли Вы возбуждать волной прямоугольного волновода через диафрагму или коаксиалом. И на диафрагме волна этй поляризации по разному отразиться/пройдет в волну своей поляризации и перпендикулярной. Конечно симметрия есть и ее необходимо учитывать при решении задачи, грубо говоря, синусы не перейдут в косинусы, благдаря симметрии можно решать только четверть задачки, поставив магнитную и электрическую стенки, или, что тоже самое, учитывая только возбуждаемые волны.
И, таки да, прямоугольной диафрагмы очень часто достаточно для обеспечения двух связей. Грубо говоря, для продольной поляризации связь в основном зависит от длины щели, а для перпендикулярной -- от ширины и можно подобрать длину и ширину так, что удовлетворяются обе связи. Иногда, когда одна из связей очень мала, щель теоретически получается очень узкой, практически нереализуемой, да и теоретически счет такой щели уже совершенно ненадежен (исходя из правила Митры нужно учитывать очень много волн в круглом волноводе на одну волну в щели).

Я хотел сказать, что расчитываю например резонансную диафрагму для одного колебания ( для примера возьмем двухмодовый фильтр где 2 ортогональных колебания в обьеме ) так вот, расчитав одну резонансную диафрагму можно ли ее повернуть на 90 градусов для второй моды и будет ли это правильно и конечном итоге работать? или все таки для второй моды нужно отдельно расчитывать свою резонансную диафрагму?

Итак, двухрезонаторный двухмодовый фильтр. Он описывается матрицей Mij где i,j=1,2,3,4. Отличны от нуля М12=М21=М34=М43, этот элемент обеспечивает связь мод внутри резонатора и реализуется либо штрями под 45 градусов, либо другими геометрическими ухищрениями, нарушающими симметрию, например, сдвинутая круглая диафрагма или повернутая под 45 градусов прямоугольная, почти квадратная. М01 отвечает за вход - входную диафрагму в случае волноводного входа или длину пина в случае коаксиального.
М14=М41 в основном зависит от длины горизонтального плеча. Вы можете подобрать это плечо так, чтобы оно давало нужную связь (вертикальное плечо при этом какое-то, например в два раза длиннее или такое же) первое приближение можно найти с помощью теории цепей. М23=М32 в основном зависит от длины вертикального плеча, вот тут Вы можете повернуть диафрагму с рассчитанным горизонтальным плечом и посчитать аналогично вертикальное плечо.
А далее Вы итерационно повторяете эту процедуру, учитывая еще и то, что несколько меняется резонансная частота полости при всех этих эволюциях.
Здесь самое лучщее применить многомерную оптимизацию. Цель - нужно получить такую АЧХ, какую дает матрица М при М14=М41=М34=М43=0.
М14 и М23 разные по величине и знаку, естественно и плечи будут разные, обычно вертикальное гораздо больше горизонтального. Я дала ссылку на статью Запаты и выложила ее на рапиде, там весь этот процесс рассмотрен очень подробно на примере и с промежуточными результатами.
А вообще-то все зависит от того, для чего Вам это надо. Если посчитать фильтр, то "не трать, кумэ, сылы", обратитесь к хорошему симулятору - HFSS или CST MMW и по методике, описанной в этой статье Вы его построите, а с помощью штырей связи и подстроечных горизонтальных и вертикальных штырей Вы его стьюните. Если Вам нужно точное электродинамическое решение для диплома или статьи, то нужно начитать с метода продольного резонанса, стыка прямоугольных волноводов в обеих плоскостях, стыка прямоугольного и круглого волноводов, расчета соответствующих интегралов связи и это большая работа. В любом случае -- удачи!

Tatyana я запутался окончательно... Давайте попробуем вместе по порядку разобраться что к чему. Если вам не трудно конечно.
Для начала скажу, что мне необходимо. А необходимо мне расчитать двухмодовый волноводный фильтр для передатчиков цифрового телевизионного вещания с центральной частотой 490Мгц и стандартной полосой для ТВ канала 8 мегагерц...мощностью от киловатта.
Если вам не трудно скажите с чего мне нужно начать расчет, я понима. что нужен прототип котрый в последствии нужно реализовать в волновод, как это сделать?


Мне нужно попробовать подогнать теорию достаточно понятную под этот фильтр.

Конечно, прежде, чем делать фильтр нужно синтезировать математический прототип, найти матрицу связи. Можно найти, как это сделать именно для такого фильтра, в статье Albert E. Williams "A For-Cavity Elliptic Waveguide Filter", IEEE MTT-18, No 12, Dec 1970, pp. 1109-1114 Кстати, там диафрагма рассчитывается с помощью теории малого отверстия и магнитной поляризуемости, никакой сложной электродинамической задачи решить не надо. Хотя написано "Четырехкамерный", но он черыпехмодовый, но двухрезонаторный.
В статье Kawtar A. Zaki "Synthesis of General Topology Multiple Coupled Resonator Filters by Optimization" матрицу находят путем оптимизации, причем в качестве начального приближения можно просто брать 1 для членов отличных от нуля. Но этот метод годится, если у Вас есть хорошая программа многомерной оптимизиции.
Я могу выслать Вам эти статьи, отправьте мне в личку Ваш мейл, а то я думаю, что наш диалог уже утомил посетителей форума.