6.11 同軸導波管変換器

矩形導波管の一方を短絡しその近くにプローブを挿入すると同軸導波管変換器になります。
図6-11-1に計算モデルを示します。導波管の一端を開口面としています。 プローブは誘電体で包まれています。これは入力インピーダンスの調整と支持材を兼ねています。
導波管の壁が計算領域の境界に接するときは遠方界を正しく計算するために1セルの厚さが必要です。
リスト6-11-1に入力データを示します。
図6-11-2に反射損失の周波数特性を示します。 導波管の横幅が100mであるために遮断周波数はこの長さが半波長になる1.5GHz(λ=200mm) であることが確認できます。2.2-3.0GHzで反射損失が-15dB以下になっています。
図6-11-3に損失の小さい周波数(2.6GHz)での電界分布を示します。 開口面での反射が小さいために管内に均一振幅の進行波が形成されることがわかります。
図6-11-4に参考データとして吸収境界条件をPMLからMur一次に変えたときの反射係数を示します。 導波管の中では位相速度が光速とは異なりますが、 Mur一次では位相速度を光速と仮定しているために計算精度が大きく低下していることがわかります。 導波管の計算ではPMLを推奨します。


リスト6-11-1 同軸導波管変換器(coax2wg.ofd)

OpenFDTD 2 1
title = coax to wg
xmesh = -5.000000e-003 41 2.000000e-001
ymesh = -5.500000e-002 22 5.500000e-002
zmesh = -3.000000e-002 12 3.000000e-002
material = 2 0 1 0
geometry = 2 1 0.025 0.035 -0.005 0.005 -0.025 0.025
name = 支持材
geometry = 1 1 -0.005 0.2 -0.055 -0.05 -0.03 0.03
name = -Y壁
geometry = 1 1 -0.005 0.2 0.055 0.05 -0.03 0.03
name = +Y壁
geometry = 1 1 -0.005 0.2 -0.055 0.055 -0.03 -0.025
name = -Z壁
geometry = 1 1 -0.005 0.2 -0.055 0.055 0.03 0.025
name = +Z壁
geometry = 1 1 -0.005 0 -0.055 0.055 -0.03 0.03
name = 終端
geometry = 1 1 0.03 0.03 0 0 -0.025 -0.005
name = プローブ
feed = Z 3.000000e-002 0.000000e+000 -2.400000e-002 1 0 50
abc = 1 5 2 1E-05
frequency1 = 1E09 3E09 100
frequency2 = 2.6E09 2.6E09 0
solver = 5000 200 0.001
plotiter = 1
plotfreq = 0 0 0 1 0
plotnear2d = E Z 1.000000e-002
near2ddb = 0
near2dobj = 1
end

図6-11-1 計算モデル           図6-11-2 反射損失(1-3GHz)

図6-11-3 電界分布(Z=10mm面、2.6GHz)       図6-11-4 反射損失(1-3GHz、Mur一次のとき)