Apskritųjų metamedžiaginių bangolaidžių tyrimas

Abstract

Baigiamajame magistro darbe yra nagrinėjami atvirieji cilindriniai bangolaidžiai, sudaryti iš izotropinių ir anizotropinių medžiagų. Atlikta apžvalga apie metamedžiagas, pateikiami jų veikimo principai, pagrindinės elektromagnetinės savybės ir taikymo galimybės mikrobangų technikoje. Sukurta kompiuterinė programa, leidžianti skaičiuoti tokių bangolaidžių dispersines charakteristikas, įvertinant nuostolius bangolaidžio medžiagoje. Atliktas sukurtos programos testavimas, skaičiuojant izotropinių dielektrinių, puslaidininkinių ir girotropinių puslaidininkinių bangolaidžių dispersines charakteristikas. Darbe pristatomi iš izotropinių ir anizotropinių metamedžiagų, pagamintų bangolaidžių dispersinių charakteristikų skaičiavimo rezultatai. Cilindrinių bangolaidžių, pagamintų iš didelius nuostolius turinčių medžiagų, fazės ir slopinimo koeficientai labai priklauso nuo bangolaidžio spindulio. Buvo aptiktos neįprastos metamedžiaginiuose bangolaidžiuose sklindančių bangų dispersinės charakteristikos. Darbą sudaro 7 dalys: įvadas, metamedžiagos ir jų taikymas, atvirojo cilindrinio bangolaidžio elektrodinaminis modelis, izotropinių bangolaidžių dispersinės charakteristikos, girotropinių bangolaidžių dispersinės charakteristikos, anizotropinių metamedžiaginių bangolaidžių dispersinės charakteristikos, išvados. Darbo apimtis – 84 p. teksto be priedų, 78 iliustr., 2 lent., 34 bibliografiniai šaltiniai, 3 darbo priedai.

The master’s thesis devoted to studying of open cylindrical waveguides made of isotropic or anisotropic metamaterials as well as other modern materials. There is a review of the basic metamaterial electromagnetic properties, the metamaterial microwave operating principles and their applications. In the work are presented the basic descriptions of the used algorithms. The presented algorithms allow analyzing the very high waveguide losses. Many testing results of algorithms and computer codes are shown here too. Here are presented the dispersion characteristics of open cylindrical waveguides, i.e. the real and imaginary parts of longitudinal propagation constant. The investigations of every waveguide have been performed for the main and several higher modes. The phase and attenuation constants of cylindrical waveguides made of lossy materials are strongly dependant on the waveguide radius. The work consists the analyses of several anisotropic waveguides. Here are presented dispersion characteristics of several lossless and lossy gyrotropic n-InSb, p-Ge, p-Si waveguides at the several concentrations of charge carriers. In the work are presented research results of the anisotropic metamaterial waveguides with radii from 3 to 30 mm when the effective permittivity and permeability tensor components are simultaneously near to zero. The propagating waveguide modes are only excited closely to the magnetoplasma resonance frequencies. In the work are also demonstrated dispersion characteristics of double gyrotropic metamaterial (chiroferrite) waveguides. The examined chiroferrite waveguides have the radii from 3 to 10 mm. The investigations of open cylindrical waveguides made of modern materials let us observed unusual features of dispersion characteristics. The volume of work is 84 pages of text without appendixes, 78 pictures, 2 tables , 34 bibliographical sources, three appendixes.