

Учтем ГУ на подложке


Откуда




Приравняем касательные компоненты ЭМП на границе раздела ЧО
при


Разделив уравнения друг на друга, получим ДУ

или
Т.к.  , то
, то  . Гребенка обладает свойствами полосового
фильтра
. Гребенка обладает свойствами полосового
фильтра

В первой полосе пропускания (m=0) ДХ описывается уравнением

В этом случае распространение МВ возможно только при
 .
.

Физически это связано с тем, что входное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового отрезка линии, образованной двумя соседними пластинами, равно нулю. Поле не чувствует периодичности ЗС.
9. Применение вариационных принципов для расчета ЗС
Условие равенства эл. и магн. энергии в ячейке ЗС
 (1)
                                                       (1)
Исключив Е или Н с помощью УМ, получим выражение для частоты

или (2)
 
                                                
Это – строгие выражения для частоты, если Е и Н – истинные поля.
Их же можно рассматривать как функционалы, определенные на классе непрерывных функций (пробные функции), имеющих непрерывные производные до второго порядка. Будем считать, что они удовлетворяют условиям Флоке и ГУ.
Пробные функции могут не удовлетворять УМ или волновым уравнениям
 
                                                
(3)

Покажем, что ф-л (2) достигает стационарного значения, если
ПФ уд-ют волновому ур-ю (3), т.е. при малых отклонениях ПФ  от истинных полей
от истинных полей  ,
то ошибка
,
то ошибка  в определении частоты =0.
 в определении частоты =0.
Т.е., ошибки в определении частоты имеют второй порядок малости по сравнению с ошибкой в определении поля. Это позволяет при расчете ДХ использовать достаточно грубые приближения при расчете полей без значительного снижения точности результата.
Пусть ПФ удовлетворяют ГУ
 (4)
                                                                                    (4)
и УФ
 (5)
                                                (5)                                                   
Умножим обе части (3) на 
Получим

Т.к.  , то для выполнения
условия
, то для выполнения
условия  , то правая часть уравнения должна
обращаться в 0, если ПФ удовлетворяют волновому уравнению, ГУ и УФ.
, то правая часть уравнения должна
обращаться в 0, если ПФ удовлетворяют волновому уравнению, ГУ и УФ.
Учитывая векторное тождество

запишем
 
 

Воспользовавшись т. Остроградского-Гаусса, получим

Преобразуем выражение под знаком поверхностного интеграла
 (6)
                                (6)
Согласно (3) объемные интегралы в правой части =0.
Рассмотрим поверхностные интегралы. Разобьем поверхность ячейки S на S1, S2 и S3. Первые две – это сечения ячейки плоскостями z=const, отстоящими друг от друга на период р. Третья – часть поверхности, ограниченная металлом, в силу ГУ, как это следует из (6), интеграл по ней =0.
Таким образом,

Знак минус связан с тем, что нормали на S’ и S’’ направлены в разные стороны.
Учитывая УФ (4), получим, что пов. интеграл =0.
Т.о. доказано, что функционал достигает своего стац. значения, если ПФ уд-ют волновому ур-ю.
Вместо (2) можно варьировать ф-л
 (7)
                                                              (7)
Он получается из 2 с учетом

Можно составить ф-л, для которого ПФ не обязаны уд-ть ГУ. Это т.н. ф-лы с естественными ГУ. Для этого в исходный ф-л, например (7), добавляют слагаемые, которые сокращаются с пов. интегралами при варьировании
 (8)
                              (8)
Но сходимость при применении численных методов для таких ф-лов хуже.
Метод малых возмущений.
Как изменится собственная частота резонатора при небольших деформациях поверхности или при помещении внутрь металлических или диэлектрических тел.

Рассмотрим резонатор с поверхностью S+S1. Его частота определяется (7).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.