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실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.
Waveguide Basic TheoryWaveguide Basic Theory
Seung Tae KoSeung Tae Ko
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
WaveguideWaveguide Waveguide 란 ?
도체 하나의 금속관 내에 전자기파를 유기시켜서 그 구조와 크기에 의해 결정되는 특정 mode 에 에너지를 실어 원하는 곳까지 신호를 전송
높은 전력을 전송할 수 있다는 점이 장점
Waveguide 종류
2
Rectangular waveguide Circular waveguide
Ridged waveguide Partial dielectric waveguide
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Rectangular waveguideRectangular waveguide
TE mode
3
0, 0z zE H
2
2
2
2
z zx
c
z zy
c
z zx
c
z zy
c
E HjH
k y x
E HjH
k x y
E HjE
k x y
E HjE
k y x
2
2
2
2
zx
c
zy
c
zx
c
zy
c
HjH
k x
HjH
k y
HjE
k y
HjE
k x
2 2 22
2 2 20zk H
x y z
2 22
2 20c zk h
x y
2 2
ck k
( , ) ( ) ( )zh x y X x Y y2
22
0x
d Xk X
dx
22
20y
d Yk Y
dy 2 2 2
x y ck k k
Maxwell’s equation
, , ( , ) j zz zH x y z h x y e
Separation variable method
Wave equation
TE mode
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Rectangular waveguideRectangular waveguide
4
cos sin cos sinz x x y yh A k x B k x C k y D k y
0, ( , ) 0
0, ( , ) 0x
y
y b e x y
x a e x y
2
2
cos sin sin cos
sin cos cos sin
x y x x y yc
y x x x y yc
je k A k x B k x C k y D k y
k
je k A k x B k x C k y D k y
k
0, , 0, 1, 2,
0, , 0, 1, 2,
y
x
nD k n
bm
B k ma
cos cos j zz mn
m nH A x e
a b
General solution
Boundary condition
Determine all field
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Rectangular waveguideRectangular waveguide Dominant mode
가 허수가 되면 전파는 source 로부터 멀어지면서 거리에 따라 지수 함수적으로 감소함
5
2 22 2 2
c
m mk k k
a b
2 21
2cmn
m nf
a b
a>b, dominant mode is TE10 10
1
2cf
a
진행방향
exp( )y z
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Rectangular waveguide mode Rectangular waveguide mode
6
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Ridged WaveguideRidged Waveguide
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Ridged WaveguideRidged Waveguide Simulation of return loss
E-field distribution at dominant mode
Ridged rectangular waveguide
Frequency responses
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Comparison of E-field between conventional and ridged waveguide
E-field 2nd mode E-field 3rd mode
Ridged waveguide
Conventional waveguide
Conventional and Ridged Conventional and Ridged waveguidewaveguide
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
Comparison of return loss between conventional and ridged waveguide
Conventional waveguide
Ridged waveguide
Conventional and Ridged Conventional and Ridged waveguidewaveguide
실 험 (6) 강 의 자 료
Microwave & Millimeter-wave Lab Hongik Univ.2007. 9. 21
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다음주에는 HFSS 시뮬레이션 연습
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