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Filtri modali guide d'onda rettangolari

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[1] Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteUnplugged » 18 gen 2019, 23:05

Ciao a tutti, non ho ben chiaro come progettare un filtro modale per una guida rettangolare per sopprimere o selezionare un modo nello specifico (anche se credo di aver capito che a seconda della quantità dei modi che si propagano non è sempre possibile riuscire a far propagare un solo modo anche utilizzando i suddetti filtri, ma quanto meno se ne possono attenuare una certa quantità).
Nello specifico mi sono bloccato al punto "b" del seguente esercizio:

Sia data una guida rettangolare metallica di dimensioni a=32mm e b=24 mm,
riempita di dielettrico avente permettività relativa 2.25. La frequenza del
campo elettromagnetico è di 10GHz.
a) Calcolare quali modi si possono propagare.
b) Se viene realizzato un taglio longitudinale nel punto y=b e x=24 mm (vedi figura) quali modi TM_{m,n} si possono propagare ?
Immagine


I modi che si possono propagare sono i seguenti:
TE_{0,1}, TE_{0,2}, TE_{1,0}, TE_{1,1},TM_{1,1}, TE_{1,2}, TM_{1,2}, TE_{2,0}, TE_{2,1}, TM_{2,1}, TE_{3,0}

Nello specifico quelli che ci interessano sono:
TM_{1,1}, TM_{1,2}, TM_{2,1}

Dal materiale che mi ritrovo ho un esempio su come selezionare/sopprimere il modo fondamentale (non sono riuscito a ridimensionare le immagini sotto):

Rimosse immagini esterne non dimensionate.

Mi piacerebbe capire la logica che sta dietro a queste scelte. Grazie in anticipo!
Ultima modifica di Foto UtenteIanero il 19 gen 2019, 17:32, modificato 1 volta in totale.
Motivazione: Tolte immagini enormi.
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[2] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 19 gen 2019, 14:05

Non usare server esterni per le immagini e ridimensionare non è tanto difficile!
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[3] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 gen 2019, 14:17

La logica è quella di vedere dove l'ampiezza è massima e cercare di sopprimerla.
Forse si possono usare anche dei polarizzatori in punti specifici che dettano la geometria del campo.
Servo, dai a costui una moneta, perché ha bisogno di trarre guadagno da ciò che impara.
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[4] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteUnplugged » 19 gen 2019, 16:54

Ma nel seguente esercizio la densità di corrente superficiale risulta massima per il modo TM_{2,1} mentre per i restanti non lo è. Ora ci sono due soluzioni: o questo modo viene soppresso e gli altri due non filtrati, oppure il contrario. Io sarei più propenso al secondo caso, considerando che nelle diapositive seguendo il concetto di "parete magnetica" un taglio ortogonale al massimo di densità di corrente comporta una soppressione del modo, mentre uno nel punto esatto in cui la densità di corrente è massima non comporta soppressione del modo.
Allegati
filtro modale soppressione modo.PNG
filtro modale soppressione modo
filtro modale selezione modo.PNG
filtro modale selezione modo
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[5] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 gen 2019, 17:30

Ti consiglierei, per capire il fenomeno, di non guardare le correnti superficiali ma direttamente i campi. Quelle correnti infatti non sono altro che la conseguenza della presenza di campo e della discontinuità tra i mezzi materiali.
Se vuoi sopprimere un modo che ha ad esempio campo elettrico massimo in z=z_0, polarizzato lungo una direzione aderente al piano traverso alla propagazione, puoi inserire lì una parete elettrica che idealmente impone assenza di campo, impedendo al modo di esistere.
Discorso analogo vale per i campi magnetici e le pareti magnetiche.

Nella natura del processo fisico, quello che sta succedendo è che immergendo una parete elettrica altamente conduttrice in una zona di alto campo elettrico, quest'ultimo mette in moto le cariche libere sulla parete facendole oscillare e dissipando energia, diminuendo la sua ampiezza.
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[6] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 19 gen 2019, 18:35

Ianero ha scritto:Ti consiglierei, per capire il fenomeno, di non guardare le correnti superficiali ma direttamente i campi.


Non mi pare un buon suggerimento. E` vero che le correnti sulla pareti sono date dai campi, ma anche viceversa, per cui si puo` ragionare su quello che e` piu` comodo. Se si devono analizzare dei setti conduttori dentro la guida meglio usare i campi. Ma in questo caso si stanno considerando dei tagli sulle pareti, tagli che bloccano la corrente e quindi meglio guardare queste.

Per Foto UtenteUnplugged: la logica di funzionamento e` questa: se il taglio blocca le correnti di un modo (e` perpendicolare alle correnti), quel modo non si propaga, mentre se il taglio e` parallelo al percorso delle correnti di un modo, questo non e` disturbato e quindi e` selezionato.
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[7] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 gen 2019, 19:15

IsidoroKZ ha scritto:E` vero che le correnti sulla pareti sono date dai campi, ma anche viceversa

Non ho mai visto eccitare modi in guida d'onda attraverso imposizione di correnti superficiali.

in questo caso si stanno considerando dei tagli sulle pareti

Infatti volevo far cogliere all'OP l'analogia tra parete elettrica e parete magnetica. La cosa si può vedere bene associando le pareti elettriche ideali ai metalli e le pareti magnetiche ideali ai buchi nel metallo, usando solo campi e condizioni al contorno.

Poi se gli piace tanto ragionare in correnti, lasciando perdere le simmetrie, è una sua scelta, ma può benissimo fare anche come gli ho suggerito, non vedo errori, almeno mi pare.
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[8] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 19 gen 2019, 19:20

No, non ci sono errori, ma mi pare poco didattico.
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[9] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteIanero » 19 gen 2019, 19:21

Va bene. :)
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[10] Re: Filtri modali guide d'onda rettangolari

Messaggioda Foto UtenteUnplugged » 19 gen 2019, 20:57

Grazie mille dei consigli. Non nascondo che per selezionare/sopprimere un modo mi risulti più semplice il taglio considerando le equazioni relative alle linee di corrente. Via via che i modi si allontanano dal fondamentale le linee di campo elettrico diventano sempre più ostiche da rappresentare senza simulatore.
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