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Electromagnetic analysis of periodic structures under a waveguide viewpoint

机译:波导视角下周期性结构的电磁分析

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摘要

The fundamental objective of this Ph. D. dissertation is to demonstrate that, under particular circumstances which cover most of the structures with practical interest, periodic structures can be understood and analyzed by means of closed waveguide theories and techniques. To that aim, in the first place a transversely periodic cylindrical structure is considered and the wave equation, under a combination of perfectly conducting and periodic boundary conditions, is studied. This theoretical study runs parallel to the classic analysis of perfectly conducting closed waveguides. Under the light shed by the aforementioned study it is clear that, under certain very common periodicity conditions, transversely periodic cylindrical structures share a lot of properties with closed waveguides. Particularly, they can be characterized by a complete set of TEM, TE and TM modes. As a result, this Ph. D. dissertation introduces the transversely periodic waveguide concept. Once the analogies between the modes of a transversely periodic waveguide and the ones of a closed waveguide have been established, a generalization of a well-known closed waveguide characterization method, the generalized Transverse Resonance Technique, is developed for the obtention of transversely periodic modes. At this point, all the necessary elements for the consideration of discontinuities between two different transversely periodic waveguides are at our disposal. The analysis of this type of discontinuities will be carried out by means of another well known closed waveguide method, the Mode Matching technique. This Ph. D. dissertation contains a sufficient number of examples, including the analysis of a wire-medium slab, a cross-shaped patches periodic surface and a parallel plate waveguide with a textured surface, that demonstrate that the Transverse Resonance Technique - Mode Matching hybrid is highly precise, efficient and versatile. Thus, the initial statement: ”periodic structures can be understood and analyzed by means of closed waveguide theories and techniques”, will be corroborated. Finally, this Ph. D. dissertation contains an adaptation of the aforementioned generalized Transverse Resonance Technique by means of which the analysis of laterally open periodic waveguides, such as the well known Substrate Integrated Waveguides, can be carried out without any approximation. The analysis of this type of structures has suscitated a lot of interest in the recent past and the previous analysis techniques proposed always resorted to some kind of fictitious wall to close the structure. vii Resumen El principal objetivo de esta tesis doctoral es demostrar que, bajo ciertas circunstancias que se cumplen para la gran mayoría de estructuras con interés práctico, las estructuras periódicas se pueden analizar y entender con conceptos y técnicas propias de las guías de onda cerradas. Para ello, en un primer lugar se considera una estructura cilíndrical transversalmente periódica y se estudia la ecuación de onda bajo una combinación de condiciones de contorno periódicas y de conductor perfecto. Este estudio teórico y de caracter general, sigue el análisis clásico de las guías de onda cerradas por conductor eléctrico perfecto. A la luz de los resultados queda claro que, bajo ciertas condiciones de periodicidad (muy comunes en la práctica) las estructuras cilíndricas transversalmente periódicas guardan multitud de analogías con las guías de onda cerradas. En particular, pueden ser descritas mediante un conjunto completo de modos TEM, TE y TM. Por ello, ésta tesis introduce el concepto de guía de onda transversalmente periódica. Una vez establecidas las similitudes entre las soluciones de la ecuación de onda, bajo una combinación de condiciones de contorno periódicas y de conductor perfecto, y los modos de guías de onda cerradas, se lleva a cabo, con éxito, la adaptación de un conocido método de caracterización de guías de onda cerradas, la técnica de la Resonancia Transversal Generalizada, para la obtención de los modos de guías transversalmente periódicas. En este punto, se tienen todos los elementos necesarios para considerar discontinuidades entre guías de onda transversalmente periódicas. El analisis de este tipo de discontinuidades se llevará a cabo mediante otro conocido método de análisis de estructuras cerradas, el Ajuste Modal. Esta tesis muestra multitud de ejemplos, como por ejemplo el análisis de un wire-medium slab, una superficie de parches con forma de cruz o una guía de placas paralelas donde una de dichas placas tiene cierta textura, en los que se demuestra que el método híbrido formado por la Resonancia Transversal Generalizada y el Ajuste Modal, es tremendamente preciso, eficiente y versátil y confirmará la validez de el enunciado inicial: ”las estructuras periódicas se pueden analizar y entender con conceptos y técnicas propias de las guías de onda cerradas” Para terminar, esta tésis doctoral incluye también una modificación de la técnica de la Resonancia Transversal Generalizada mediante la cual es posible abordar el análisis de estructuras periódica abiertas en los laterales, como por ejemplo las famosas guías de onda integradas en sustrato, sin ninguna aproximación. El análisis de este tipo de estructuras ha despertado mucho interés en los últimos años y las técnicas de análisis propuestas hasta ix el momento acostumbran a recurrir a algún tipo de pared ficticia para simular el carácter abierto de la estructura.
机译:本博士论文的基本目标是证明,在特殊的情况下,具有实际兴趣的大多数结构都可以通过封闭的波导理论和技术来理解和分析。为此,首先要考虑横向周期性的圆柱结构,并研究在完全传导和周期性边界条件相结合的情况下的波动方程。这项理论研究与完美传导的闭合波导的经典分析平行进行。在前述研究所揭示的光下,很明显,在某些非常常见的周期性条件下,横向周期性的圆柱结构与封闭的波导共享许多特性。特别是,它们可以通过一套完整的TEM,TE和TM模式来表征。结果,该博士学位论文引入了横向周期性波导概念。一旦建立了横向周期波导模式与闭合波导模式之间的类比,就可以开发出一种众所周知的闭合波导表征方法,即广义的横向共振技术,以求得横向周期模式。在这一点上,考虑两个不同的横向周期波导之间的不连续性的所有必要元素都在我们手中。这种不连续性的分析将通过另一种众所周知的封闭波导方法,即模式匹配技术来进行。该博士学位论文包含足够多的示例,包括对线材平板,十字形贴片周期表面和具有纹理表面的平行板波导的分析,这些证明了横向共振技术-模式匹配混合动力是高精度,高效和多功能的。因此,将证实最初的说法:“可以通过封闭的波导理论和技术来理解和分析周期性结构”。最后,该博士学位论文包含对上述广义横向共振技术的改编,通过该改编,可以在不进行任何近似的情况下对横向开口的周期性波导(例如众所周知的基底集成波导)进行分析。近年来,这种结构的分析引起了人们的极大兴趣,并且先前提出的分析技术总是采用某种虚拟墙来封闭结构。保留原状的博士学位,由州长,州长和市长构成的互助合作组织,从结构上的观点从概念上讲是从概念上发展起来的。daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org初级,初级和中级以上课程的基本条件,并结合了导体完美的条件。 Este estudioteórico和de caracter总经理,silgue de laguíasde onda cerradas警察指挥Eléctricoperfecto。信用违约责任书,定期违约责任书,违法违约责任书。特别是,TEM,TE和TM共同构成了中点。埃斯塔·泰西斯(Éstatesis)在埃洛(Esta tesis)推出了“ periodica瓜迪亚横向概念”。恩斯·德·安纳斯·德拉·安德斯·德拉·塞乌西翁斯·德·恩科斯·德拉·安德鲁斯·贝纳·德·康纳迪斯·德​​·康托纳西·德·康纳迪·塞拉迪瓦·德·洛斯·莫迪斯·德·瓜迪斯·安德拉·塞拉达斯·塞维利亚·德·科瓦多·康多西托通用汽车公司的通用汽车公司,通用汽车公司的通用技术公司,通用汽车公司的横向运输公司。在东西方,从周到的中断点到遍历的周界。埃塞俄比亚的不列颠哥伦比亚省的司法部门,塞拉达斯州的结构性司法组织,埃尔·阿贾德·莫代尔。 Esta tesis muestra multitud de ejemplos,com e por ejemplo elanálisisde unwire-medical slab,una superficie de parches con formma de cruz o unaguíade placas paralelas donde una de dichas placas tiene cierta textura,en los que de semudo HébridoFormado por La Resonancia横断面概论和Ajuste Modal,非常有效,从有效性到有效性:“ Lasstructurasperiodicassepuedena anazarzaryentédeconçãosy总站,该博士论文还包括对广义横向共振技术的修改,通过该修改可以对侧面的开放式周期性结构(例如集成在基板中的著名波导)进行分析,而无需进行任何近似处理。近年来,这种结构的分析引起了人们的极大兴趣,并且直到现在提出的分析技术都趋向于使用某种类型的虚拟墙来模拟结构的开放特性。

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