عنوان پایان‌نامه
تحلیل یک موجبر تراهرتز دارای ساختار تناوبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2643;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67754
- تاریخ دفاع
- ۱۱ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- الهام کریمی مارنانی
- استاد راهنما
- محمود شاه آبادی
- چکیده
- در این پایان‌نامه، موجبر نردبانی صفحات موازی محدود مورد مطالعه و تحلیل قرار می‌گیرد. این موجبر از نوارهای فلزی تعبیه شده در فاصله‌ی بین دو صفحه‌ی موازی با عرض محدود، تشکیل شده است. این صفحات به همراه نوارهایی که آن‌ها را به صورت متناوب به یکدیگر متصل کرده‌اند، نقش محصورسازی انرژی را در مقطع موجبر بر عهده دارند. به دلیل محدود بودن عرض این صفحات، بخشی از انرژی به صورت تشعشع ناخواسته در راستای عرضی تلف می‌شود. بنابراین ثابت انتشار این موجبر در باند عبور نیز عددی مختلط خواهد بود. همچنین به دلیل هندسه‌ی سه بعدی این موجبر، مودهای TE و TM به یکدیگر تزویج شده و مودهای منتشر شونده، هایبرید خواهند بود. در این گزارش، پس از بررسی روش‌های عددی مختلف برای تحلیل موجبرهای متناوب، تحلیل مودی این موجبر متناوب محوریِ دارای دیواره‌های باز، با به کارگیری روش اجزای محدود برداری (VFEM) انجام می‌شود. روش اجزای محدود برداری به شکل مرسوم، قادر به تحلیل چنین موجبرهایی نمی‌باشد. در این پایان‌نامه، با به کارگیری دو رویکرد سعی می‌شود، تحلیل این موجبر با استفاده از این روش امکان‌پذیر شود. در رویکرد اول با ارائه‌ی فرمول‌بندی جدیدی برای این روش، محاسبه‌ی تلف تشعشعی موجبرهای متناوب محوری دارای دیواره‌های باز با استفاده از روش اجزای محدود برای اولین بار امکان‌پذیر می‌شود. در رویکرد دوم با به کارگیری مدل حفره‌ی تشدید معادل، نمودار پاشندگی و تلف موجبر محاسبه می‌گردد. این دو رویکرد در این پایان‌نامه، به منظور تحلیل موجبر نردبانی صفحات موازی محدود، مورد استفاده قرار می‌گیرد و صحت نتایج تحلیل مودی VFEM آن، با روش کالیبراسیون بررسی و نمودار پاشندگی و تلف تشعشعی آن ارائه می‌شود.
- Abstract
- In this thesis, a finite parallel-plate ladder waveguide (FPPLWG) is analyzed to specify its propagation characteristics at terahertz frequencies. This waveguide structure consists of two parallel conductor plates of finite width for confining electromagnetic field in one direction. The confinement in the perpendicular dimension is achieved by an array of metal posts which forms a periodic structure for supporting highly confined spoof surface plasmons in the terahertz band. Due to its configuration, this waveguide cannot support independent TM or TE modes. In other words, its propagation modes are hybrid in nature. In addition, this waveguide is an open system, as a result of which its numerical analysis is relatively complicated because one has to take the radiation loss, i.e., complex propagation constants into account. Using vector finite element method (VFEM), we present a modal analysis of this waveguide structure. It will be demonstrated that the conventional form of this method is not appropriate for the analysis of a laterally open periodic waveguide. In this work, in order to determine the dispersion diagram of FPPLWG, two approaches are utilized. In the first approach, a modified formulation of VFEM is derived. It enables calculation of the complex propagation constant of the waveguide in terms of the eigenvalue of an equivalent eigen-problem at a given frequency. In the second technique, we make use of an equivalent resonance cavity model whose analysis yields the phase constant and radiation loss of the original waveguide. The dispersion diagram and radiation loss of the dominant mode of a FPPLWG are presented and verified using a single-mode calibration technique.
