Tính hợp lệ và Độ chính xác của Các mô hình Mạch tương đương của Lưới cảm ứng thụ động. Định nghĩa một Mô hình Mới cho các Lưới 2D

R. Sauleau1, Ph. Coquet2, J.-P. Daniel3
1Laboratoire Antennes Radar Télécommunications, Equipe Antennes et Technologie, FRE CNRS 2272, Rennes Cedex, France
2Ecole Normale Supérieure de Cachan—Antenne de Bretagne, Campus de Ker Lann, Bruz, France
3Antennes Process, Thorigné-Fouillard, France

Tóm tắt

Độ chính xác của các mô hình mạch tương đương của các lưới chu kỳ được nghiên cứu về biên độ và pha trong miền nhìn thấy. Các lưới được nghiên cứu ở đây là lưới kim loại mỏng cảm ứng một chiều (1D) và hai chiều (2D). Chúng nằm trong không gian tự do và được chiếu sáng bởi một sóng phẳng dưới góc vĩ mô bình thường. Phạm vi hợp lệ và độ chính xác của các mô hình mạch thông thường được xác định thông qua việc so sánh với các kết quả khắt khe đạt được bằng phương pháp Phương pháp Tần số Thay đổi Thời gian (FDTD). Đặc biệt, kết quả cho thấy các mô hình điện của lưới 1D là chính xác, trong khi các mạch tương đương của lưới 2D cần được sử dụng rất cẩn thận. Tiếp theo, một công thức mới được đề xuất để khắc phục nhược điểm lớn này. Trong vùng không tán xạ, sự đồng thuận giữa mô hình của chúng tôi và các kết quả FDTD nằm trong mức 2% cho độ phản chiếu công suất và 1° cho pha trên một phạm vi rất rộng của độ rộng dải.

Từ khóa

#mô hình mạch tương đương #lưới cảm ứng #độ chính xác #phương pháp FDTD #phản chiếu công suất

Tài liệu tham khảo

B. A Munk, “Frequency selective surfaces: theory and design”, Wiley & Sons, 2000

P. F. Goldsmith, “Quasi optical systems”, chap. 9, IEEE Press, 1998

G. D. Holah, “Far infrared and submillimeter wavelengths filters”, Infrared and Millimeter Waves, Ed. K. J. Button, vol. 6, chap. 6, pp. 345-409, Academic Press, 1982

R. Watanabe, “A novel polarization-independent beam splitter”, IEEE trans, on Microwave Theory and Techniques, vol. 28,no7, pp. 685-689, July, 1980

Ch. Letrou, M. Gheudin, “Conception de diplexeurs dichroïques dans le domaine millimétrique”, Annales des Télécomm., vol. 45,no5/6, pp. 278-287, 1990

C. Bruno, S. Contu, D. Marzi, G. Mascolo, “Design, manufacturing and testing of a Ku/Ka dichroic subreflector for space communications”, Int. Symp. on Antennas and Propagation, vol. 1, pp. 178-181, 1993

IEEE trans. on Microwave Theory and Techniques, Mini-special issue on “Electromagnetic crystal structures, design, synthesis and applications”, vol. 47,no11, pp. 2057-2167, Nov. 1999

M. I. Astrakhan, “Averaged boundary conditions on the surface of a lattice with rectangular cells”, Radio Engineering and Electronic Physics, vol. 9,no8, pp. 1239-1241, Aug. 1964

R. R. De Lyser, “Homogenization analysis of electromagnetic strip grating antennas”, PhD Thesis, University of Colorado, Boulder, 1991

C. C. Chen, “Diffraction of electromagnetic waves by a conducting screen perforated periodically with circular holes”, IEEE trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 19,no5, pp. 475-481, May 1971

M. S. Durschlag, T. A. De Temple, “Far IR optical properties of freestanding and dielectric backed metal meshes”, Applied Optics, vol. 20,no7, pp. 1245-1253, April 1981

R. C. McPhedran, D. Maystre, “On the theory and application of inductive grids”, Applied Physics, vol. 14, pp. 1-20, 1977

P. Harms, R. Mittra, W. Ko, “Implementation of the periodic boundary condition in the Finite-Difference Time-Domain algorithm for FSS structures”, IEEE trans, on Antennas and Propagation, vol. 42,no9, pp. 1317-1324, Sept. 1994

M. E. Veysoglu, R. T. Shin, J. A. Kong, “A Finite-Difference Time-Domain analysis of wave scattering from periodic surfaces: oblique incidence case”, Journ. of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 7,no12, pp. 1595-1607, 1993

D. S. Filipovic, J. L. Volakis, L. S. Andersen, “Efficient modeling and analysis of infinite periodic antenna arrays by tetrahedral finite elements”, Int. Symp. on Antennas and Propagation, vol. 4, pp. 2504-2507, 1999

D. T. McGrath, V. P. Pyati, “Phased array antenna analysis with hybrid finite element method”, IEEE trans. on Antennas and Propagation, vol. 42,no12, pp. 1625-1630, Dec. 1994

R. C. Compton, D. B. Rutledge, “Approximation techniques for planar periodic structures”, IEEE trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 33,no10, pp. 1083-1088, Oct. 1985

R. Sauleau, Ph. Coquet, J.-P. Daniel, T. Matsui, N. Hirose, “Study of Fabry-Perot cavities with metal mesh mirrors using equivalent circuit models. Comparison with experimental results in the 60 GHz band”, Int. Journ. of Infrared and Millimeter Waves, vol. 19,no12, pp. 1693-1710, Dec. 1998

R. Ulrich, “Far-infrared properties of metallic mesh and its complementary structure”, Infrared Physics, vol. 7, pp. 37-55, 1967

L. B. Whitbourn, R. C. Compton, “Equivalent circuit formulas for metal grid reflectors at a dielectric boundary”, Applied Optics, vol. 24,no2, pp. 217-220, Jan. 1985

N. Marcuvitz, “Waveguide Handbook”, Mc Graw-Hill, p. 219 and pp. 281–289, 1951

W. Wang, Y. Guo, “Analysis of metal grating polarizers for quasi-optical power combining applications”, Int. Journ. of Infrared and Millimeter Waves, vol. 16,no1, pp. 123-133, 1995

C. C. Chen, “Transmission of microwave through perforated flat plates of finite thickness”, IEEE trans, on Microwave Theory and Techniques, vol. 21,no1, pp. 1-6, Jan. 1973

S. W. Lee, G. Zarrillo, C. L. Law, “Simple formulas for transmission through periodic metal grids or plates”, IEEE trans. on Antennas and Propagation, vol. 30,no5, pp. 904-909, Sept. 1982

R. Sauleau, D. Thouroude, Ph. Coquet, J.-P. Daniel, “Theoretical reflection coefficient of metal grid reflectors at a dielectric boundary”, Int. Journ. of Infrared and Millimeter Waves, vol. 20, pp. 325-340, no2, Feb. 1999

R. Sauleau, “Etude de résonateurs de Pérot-Fabry et d'antennes imprimées en ondes millimétriques. Conception d'antennes à faisceau gaussien”, PhD Thesis, Rennes University, Dec. 1999

J. H. Beggs, R. J. Luebbers, K. S. Yee, K. S. Kunz, “Finite-Difference Time-Domain implementation of surface impedance boundary conditions”, IEEE trans. on Antennas and Propagation, vol. 40,no1, pp. 49-56, Jan. 1992

W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery, “Numerical recipes in Fortran: the art of scientific computing”, Cambridge University Press, 2nd Edition, 1992