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Étude de transformateurs plan-E dans un système de coordonnées non orthogonales

Study of e-plane taper in a non-orthogonal coordinate system

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Annales Des Télécommunications Aims and scope Submit manuscript

Résumé

Un transformateur est un composant qui assure la continuité entre deux guides de dimensions différentes. Cet article s’intéresse aux transformateurs plan-E infiniment conducteurs. Une discontinuité plan-E excitée par le mode fondamental TE01 génère des modes LSEnJ dans les guides rectangulaires d’accès. L’objectif est de définir la matrice de répartition multimodale qui couple les modes LSE sortant aux modes LSE entrant. La méthode proposée repose sur l’utilisation des équations de Maxwell écrites dans un système de coordonnées non orthogonales. Les composantes covariantes des champs à l’intérieur du transformateur obéissent à un système différentiel à coefficients non constants. Ce problème aux conditions initiales impose la définition de vecteurs d’entrée indépendants. Ces vecteurs regroupent les amplitudes complexes normalisées des modes LSE. Les amplitudes complexes normalisées en sortie sont déterminées en traitant les conditions aux limites, les équations de raccordement des champs aux jonctions guides-transformateur et en réalisant plusieurs intégrations à l’aide d’un algorithme RK4. La stabilité numérique de la méthode est vérifiée.

Abstract

A taper is a microwave component that ensures the continuity between two waveguides with different sizes. In this paper, we take an interest in perfectly conducting E-plane taper. An E-plane discontinuity excited by the fundamental eigenmode TEOI generates the LSEnl modes in input/output rectangular waveguides. The main purpose is to define the generalized scattering matrix that relates output LSE modes to input LSE modes. For that, Maxwell’s equations are used in covariant form written in a nonorthogonal coordinate system fitted to the taper geometry. Covariant components of fields inside the taper fulfil a differential equation system with nonconstant coefficients. This initial conditions problem requires the definition of independent input vectors. These vectors include the amplitudes of LSE modes generated by the discontinuity. The determination of output LSE modes relies upon the boundary conditions, the continuity equations of fields in waveguide-taper junctions and many numerical integrations with a fourth order Runge Kutta algorithm. Numerical stability is studied.

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Authors and Affiliations

  1. CETP, CNRS-uvsQ, Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines, 10/12, avenue de l’Europe, F-78140, Vélizy, France

    Richard Dus Seaux & Pierre Cornet

  2. Alcatel-Espace, 26, avenue J. F. Champollion, BP 1187, F-31037, Toulouse, France

    Philippe Chambelin

Authors
  1. Richard Dus Seaux
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  2. Pierre Cornet
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  3. Philippe Chambelin
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Dus Seaux, R., Cornet, P. & Chambelin, P. Étude de transformateurs plan-E dans un système de coordonnées non orthogonales. Ann. Télécommun. 54, 311–323 (1999). https://doi.org/10.1007/BF02995541

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