Numerical study of dispersion characteristics of cylindrical spiral lines and periodic gratings based on them

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Numerical studies of the dispersion characteristics of cylindrical spiral lines have been carried out. One-dimensional and two-dimensional periodic lattices formed by such lines are also considered. The eigenvalue method was used in combination with periodic boundary conditions. The dispersion characteristics are calculated in the range of parameters for which the conditions of applicability of the known approximate numerical-analytical methods for analyzing spiral lines are not met. The dispersion characteristics of the first two eigen-waves in one-dimensional and two-dimensional periodic lattices of spirals are obtained for different values of phase shifts between lattice periods. It is shown that the main type of wave in them is a wave slowed down relative to the axes of the lines with the direction of rotation of the field vector determined by the direction of winding of the spiral.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. E. Bankov

Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sbankov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

V. I. Kalinichev

Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences

Email: sbankov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Силин Р.А., Сазонов В.П. Замедляющие системы. М.: Сов. радио, 1966.
  2. Юрцев О.А., Рунов А.В., Казарин А.Н. Спиральные антенны. М.: Сов. радио, 1974.
  3. Силин Р.А. Периодические волноводы. М.: Фазис, 2002.
  4. Bankov S.E., Bugrova T.I. // Microwave Optical Technol. Lett. 1993. V. 6. № 13. P. 782.
  5. Банков С.Е., Фролова Е.В.// РЭ. 2023. T. 68. № 9. С. 835.
  6. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь. 1988.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Model of a three-dimensional cylindrical spiral line.

Download (95KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Model of a single line cell (PML layers not shown).

Download (88KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dispersion characteristics of a spiral line at Ds = 4 mm, Dw = 1 mm, p = 1 (1), 2 (2), 5 (3), 10 mm (4).

Download (65KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dispersion characteristics of a spiral line at p = 5 mm, Dw = 1 mm, Ds = 10 (1), 8 (2), 6 (3), 4 mm (4).

Download (65KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dispersion characteristics of a spiral line at p = 5 mm, Ds = 4 mm, Dw = 0.5 (1), 1 (2), 2 mm (3).

Download (76KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Instantaneous distribution of the amplitude of the electric field strength of the surface wave of the spiral in the transverse plane XOY at a frequency of 9.633 GHz.

Download (75KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dispersion characteristic of a spiral line in a wide frequency range (a) and in a narrow vicinity of the forbidden zone (b) at p = 5 mm, Ds = 4 mm, Dw = 1 mm: forward (1) and backward waves (3) and the corresponding counter-propagating waves (2) and (4).

Download (91KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Fragment of a linear periodic lattice of spiral lines.

Download (194KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Model of a single cell for a linear periodic lattice of spiral lines.

Download (207KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dispersion curves for the first eigenwave in a linear lattice of spiral lines at δφy = 0° (1), 45° (2), 90° (3) and 180° (4): a – deceleration relative to the line axes, b – total deceleration; dashed curve – dispersion of a single line.

Download (134KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Dispersion curves for the second eigenwave in a linear lattice of spiral lines at δφy = 0° (1), 45° (2), 90° (3), 180° (4): a – deceleration relative to the line axes, b – complete deceleration; light circles in Fig. (a) – inflection points.

Download (125KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Dependences of the total slowdown of the first (solid curves) and second (dashed lines) natural waves of a linear array on the frequency at δφy = 0° (a) and 180° (b). Light circles in Fig. (a) and (b) are inflection points.

Download (115KB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Dependence of the propagation angle of the fundamental wave relative to the line axes in a linear array on the frequency at δφy= 0° (1), 45° (2), 90° (3), 180° (4).

Download (80KB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. Dependences of the slowdown of the fundamental wave of a linear array along the line axes on the phase shift between them at f = 5 (1), 6 (2) and 7 GHz (3); the dots on the curves indicate the slowdown values ​​at δφy = 0°, 15°, 30°, 45°, 90°, 135° and 180° (from left to right).

Download (85KB)
Indexing metadata
16. Fig. 15. Fragment of a two-dimensional periodic lattice of spiral lines.

Download (203KB)
Indexing metadata
17. Fig. 16. Model of a single cell of a two-dimensional periodic lattice of spiral lines.

Download (191KB)
Indexing metadata
18. Fig. 17. Dispersion curves of the first eigenwave in a two-dimensional lattice for δφ = 0° (1), 45° (2), 90° (3) and 180° (4): a – deceleration relative to the line axes, b – total deceleration; the dotted curve is the dispersion of a single line.

Download (134KB)
Indexing metadata
19. Fig. 18. Dispersion characteristics of the second eigenwave in a two-dimensional lattice of spiral lines at δφ = 0° (1), 45° (2), 90° (3), 180° (4): a – slowdown relative to the line axes, b – total slowdown; light circles in Fig. (a) – inflection points.

Download (119KB)
Indexing metadata
20. Fig. 19. Dependences of the total slowdown of the first (solid curves) and second (dashed) eigenwaves of a two-dimensional lattice on the frequency at δφ = 0° (a) and 180° (b); the light circle in Fig. (a) is the inflection point.

Download (113KB)
Indexing metadata
21. Fig. 20. The propagation angle of the fundamental wave relative to the line axes depending on the frequency in a two-dimensional array for δφ= 0° (1), 45° (2), 90° (3) and 180° (4).

Download (75KB)
Indexing metadata
22. Fig. 21. Dependences of the slowdown of the fundamental wave of a two-dimensional array along the axes of the lines on the phase shift between them at f = 6 (1), 7 (2) and 8 GHz (3); the dots on the curves indicate the slowdown values ​​at δφy = 0°, 15°, 30°, 45°, 90°, 135° and 180° (from left to right).

Download (81KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».