실 험 (6) 강 의 자 료 microwave & millimeter-wave lab hongik univ. waveguide basic theory...

실 험 (6) 강 의 자 료

Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.

Waveguide Basic TheoryWaveguide Basic Theory

Seung Tae KoSeung Tae Ko


Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21

WaveguideWaveguide Waveguide 란 ?

도체 하나의 금속관 내에 전자기파를 유기시켜서 그 구조와 크기에 의해 결정되는 특정 mode 에 에너지를 실어 원하는 곳까지 신호를 전송

높은 전력을 전송할 수 있다는 점이 장점

Waveguide 종류

2

Rectangular waveguide Circular waveguide

Ridged waveguide Partial dielectric waveguide



Rectangular waveguideRectangular waveguide

TE mode

3

0, 0z zE H

2

2

2

2

z zx

c

z zy

c

z zx

c

z zy

c

E HjH

k y x

E HjH

k x y

E HjE

k x y

E HjE

k y x

2

2

2

2

zx

c

zy

c

zx

c

zy

c

HjH

k x

HjH

k y

HjE

k y

HjE

k x

2 2 22

2 2 20zk H

x y z

2 22

2 20c zk h

x y

2 2

ck k

( , ) ( ) ( )zh x y X x Y y2

22

0x

d Xk X

dx

22

20y

d Yk Y

dy 2 2 2

x y ck k k

Maxwell’s equation

, , ( , ) j zz zH x y z h x y e

Separation variable method

Wave equation

TE mode



Rectangular waveguideRectangular waveguide

4

cos sin cos sinz x x y yh A k x B k x C k y D k y

0, ( , ) 0

0, ( , ) 0x

y

y b e x y

x a e x y

2

2

cos sin sin cos

sin cos cos sin

x y x x y yc

y x x x y yc

je k A k x B k x C k y D k y

k

je k A k x B k x C k y D k y

k

0, , 0, 1, 2,

0, , 0, 1, 2,

y

x

nD k n

bm

B k ma

cos cos j zz mn

m nH A x e

a b

General solution

Boundary condition

Determine all field



Rectangular waveguideRectangular waveguide Dominant mode

가 허수가 되면 전파는 source 로부터 멀어지면서 거리에 따라 지수 함수적으로 감소함

5

2 22 2 2

c

m mk k k

a b

2 21

2cmn

m nf

a b

a>b, dominant mode is TE10 10

1

2cf

a

진행방향

exp( )y z



Rectangular waveguide mode Rectangular waveguide mode

6



Ridged WaveguideRidged Waveguide



Ridged WaveguideRidged Waveguide Simulation of return loss

E-field distribution at dominant mode

Ridged rectangular waveguide

Frequency responses



Comparison of E-field between conventional and ridged waveguide

E-field 2nd mode E-field 3rd mode

Ridged waveguide

Conventional waveguide

Conventional and Ridged Conventional and Ridged waveguidewaveguide



Comparison of return loss between conventional and ridged waveguide

Conventional waveguide

Ridged waveguide

Conventional and Ridged Conventional and Ridged waveguidewaveguide



11

다음주에는 HFSS 시뮬레이션 연습

2 층 PC 실로 오세요

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