Electromagnectic Modal Analysis for the Multiscreen Structure with Periodic Slot Array Including Conductor Thickness Effect

유한한 두께를 갖는 평판 상의 주기적 슬롯이 배열된 다중스크린 구조의 전자파 모드 해석

  • 고지환 (금오공과대학교 전자공학부) ;
  • 조영기 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부)
  • Published : 2003.11.01

Abstract

The electromagnectic modal analysis method for the multiscreen structure with periodic slot array with including conductor thickness effect is presented. The multiscreen structure is seen to be exactly equivalent to a microwave guide closed by phase-shift walls. From this viewpoint, the entire generalized scattering matrix of the multiscreen structure is calculated by the cascade connection of the scattering matrices obtained by the modal analysis at guide junctions and the transmission matrices of guide region. The present method is verified in comparison with the results calculated by the previous method of moment for single screen structure. As an application example of the present method, the spatial filter having multiscreen structure is designed and the interesting characteristics such as transmission and reflection coefficient versus frequency & angle are investigated.

본 논문에서는 유전체 위에 도체 평판 상의 주기적 술롯이 배열된 다중 스크린 구조에 대한 전자파 해석 방법을 제시하였다. 이런 다중스크린 구조는 위상 변위 벽으로 둘려 싸여진 마이크로웨이브 도파관처럼 볼 수 있어, 모드 해석 방법으로 각 불연속면에서 산란행렬을 구하고 도파 구간에는 전송 산란행렬을 구하여 직렬 연산하여 다중스크린의 전체 산란행렬을 계산하는 방법을 사용하였다. 본 해석 방법을 검증하기 위해 단일스크린 구조에서 기존의 모멘트 방법으로 계산한 결과와 비교하였으며 타당함을 확인하였다. 본 해석의 적용 예로 공간여파기를 설계하여 각도와 주파수에 따른 투과 및 반사 계수의 특성을 분석하였다.

Keywords

References

  1. J.P. Montgomery, 'Scattering by an infinite periodic array of thin conductors on a dielectric sheet,' IEEE Trans, vol. AP-23, no. 1, pp. 70-75, Jan. 1975
  2. C. C. Chen, 'Transmission through a conducting screen perforated periodically with apertures,' IEEE Trans, vol. MTT-18, no. 9, pp. 627-632, Sept. 1970 https://doi.org/10.1109/TMTT.1970.1127298
  3. R. Mittra, C. H. Chan and T. Cwik 'Techniques for analyzing frequency selective surfaces-a review,' Proc. of IEEE, vol. 76, no. 12, pp. 1593-1615, Dec. 1988 https://doi.org/10.1109/5.16352
  4. T. K. Wu, Frequency Selective Surface and Grid Array, John Wiley & Sons, Inc., 1995
  5. 고지환, 엄만석, '격자 사각 루프 형태를 갖는 주파수 선택 반사기,' 전자공학회 논문지, vol. 34, no. 9, pp. 703-710, 1997
  6. 고지환, 조영기, '원편과 변환 주파수선택반사기 설계', 전자공학회논문지, vol. 38TC, no. 1, pp. 34-42, 2001
  7. 고지환, 강성춘, 조영기, 손현, '접지된 유전체 위에 이중 다이폴 소자의 주기적 배열에 의한 전자파 산란', 한국전자파학회 종합학술발표회, KEES '96, Nov. 1996
  8. 조영기, 고지환, '접지된 판상 유전체층 위에 위치한 주기적인 스트립격자 구조에 의한 전자기파의 산란 및 복사,' 전자공학회논문지, vol. 34A, no. 8, pp. 72-88, 1996
  9. F. S. Johansson, 'A new planar grating-reflector antenna,' IEEE Trans., vol. AP-38, no. 9, pp. 1491-1495, Sep. 1990 https://doi.org/10.1109/8.57003
  10. Tom Cwik and R. Mittra, 'The Cascade Connection of Planar Periodic Surfaces and Lossy Dielectric Layers to Form an Arbitrary Periodic Screen,' IEEE Trans., vol. AP-35, no. 12, pp. 1397-1405, Dec. 1987 https://doi.org/10.1109/TAP.1987.1144054
  11. C.Wan and J. A. Encinar, 'Efficient Computationof Generalized Scattering Matrix for Analyzing Multiayered Periodic Structures,' IEEE Trans., vol. AP-43, no. 11, pp. 1233-1242, Nov. 1995
  12. D. Kinowski, M. Guglielmi and A. G. Roederer, 'Angular Bandpass filters: An Alternative Viewpoint Gives Improved Design Flexibility,' IEEE Trans., Vol. AP-43, No. 4, pp. 390-395, April 1995 https://doi.org/10.1109/8.376037
  13. R. Safavi-Naini and S. H. MacPhie, 'Scattering at Rectangular-to-Rectangular Waveguide Junctions,' IEEE Trans., Vol. MTT-30, No. 11, pp. 2060-2063, Nov. 1986
  14. J. D. Wade and R. H. Macphie, 'Scattering at Circular-to-Rectangular Waveguide Junctions,' IEEE Trans., Vol. MTT-34, No. 11, pp. 1085-1091, Nov. 1986 https://doi.org/10.1109/TMTT.1986.1133503
  15. N. Marcuvitz, Waveguide Handbook, New York: McGraw-Hill, 1951
  16. G. Mattei, L. Young and E.M.T. Jones, Micro-wave Filter, Impedance-Matching Networks, and coupling Structures, Artech House, 1980