• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

МЕТОД FDTD ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ НАСЫЩЕННЫХ ФЕРРИТОВ: ПРИМЕНЕНИЕ К АНАЛИЗУ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ В КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ C ФЕРРИТОМ

Карелин, СЮ
Organization: 

Институт плазменной электроники и новых методов ускорения ННЦ ХФТИ НАН Украины
1, ул. Академическая, Харьков, 61108, Украина
E-mail: sergeykarelin1976@gmail.com

https://doi.org/10.15407/rej2017.01.051
Язык: русский
Аннотация: 

В последнее время выросло внимание к высоковольтным импульсным устройствам, использующим нелинейные свойства феррита. Для анализа подобного рода объектов разработана методика двумерного численного моделирования методом FDTD насыщенного феррита для нелинейного случая. Уравнение Ландау–Лифшица, описывающее динамику феррита, решалось методом Рунге–Кутты, а неизвестные компоненты электромагнитных полей вычислялись с использованием линейной интерполяции. Данная методика применена для моделирования процесса формирования колебаний в коаксиальной линии, частично заполненной ферритом, который намагничен продольным магнитным полем. Результаты расчета согласуются с данными эксперимента.

Ключевые слова: высоковольтный импульс, коаксиальная линия, метод конечных разностей во временной области, метод Рунге–Кутты, насыщенный феррит, осцилляции, уравнение Ландау–Лифшица, уравнения Максвелла

Статья поступила в редакцию 26.01.2017
УДК 537.86:519.8:537.6
Radiofiz. elektron. 2017, 22(1): 51-56
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Taflove Allen, Hagness Susan C. Computational elecrco-dynamics: the finite-difference time-domain method. 3rd ed. Norwood: Artech House, Inc., 2005. 1005 p.
  2. Pereda J. A., Vielva L. A., Vegas A., and Prieto A. A treatment of magnetized ferrite using the FDTD method. IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1993. Vol. 3, N 5. P. 136–138.
  3. Pereda J. A., Vielva L. A., Solano M. A., Vegas A., and Prieto A. FDTD analysis of magnetized ferrites: application to calculation of dispersion characteristics of ferrite-loaded waveguides. IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques. – 1995. Vol. 43, N 2. P. 350–356.
  4. Dolan J. E. Simulation of shock waves in ferrite-loaded coaxial transmission lines with axial bias. J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. Vol. 32, N 15. P. 1826–1831.
  5. Gubanov V. P., Gunin A. V., Koval’chuk O. B., Kutenkov V. O., Romanchenko I. V., Rostov V. V. Effective transformation of the energy of high-voltage pulses into high-frequency oscillations using a saturated-ferrite-loaded transmission line. Tech. Phys. Lett. 2009. Vol. 35, Iss. 7. P. 626–628.
  6. Vaselaar A. Experimentation and modeling of pulse sharpening and gyromagnetic precession within a nonlinear transmission. A dissertation in electrical engineering. December 2011. Texas Tech University.
  7. Reale D. V. Coaxial Ferrimagnetic Based Gyromagnetic Nonlinear Transmission Lines as Compact High Power Microwave Sources. A dissertation in electrical engineering. December 2013. Texas Tech University.
  8. Катаев И. Г. Ударные электромагнитные волны. Москва: Советское радио, 1963. 152 с.
  9. Furuya S., Matsumoto H., Fukuda H., Ohboshi T., Takano S. and Irisawa J. Simulation of Nonlinear Coaxial Line Using Ferrite Beads. Jpn. J. Appl. Phys. 2002. Vol. 41, N 11A. P. 6536–6540.
  10. Rostov V. V., Bykov N. M., Bykov D. N., Klimov A. I., Kovalchuk O. B., Romanchenko I. V. Generation of Subgigawatt RF Pulses in Nonlinear Transmission Lines. IEEE Trans. on Plasma Sci. 2010. Vol. 38, N 10. P. 2681–2685.
  11. Ahn J. J.-W., Karelin S. Y., Kwon H.-O., Magda I. I., and Sinitsin V. G. Exciting high frequency oscillations in a coaxial transmission line with a magnetized ferrite. Korean J. Magnetics. 2015. Vol. 20, N 4. P. 460–465.
  12. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. Москва: Наука, 1973. 592 с.
  13. Reale D. V., Parson J. M., Neuber A. A., Dickens J. C., and Mankowski J. J. Investigation of a stripline transmission line structure for gyromagnetic nonlinear transmission line high power microwave sources. Rev. of Scientific Instruments. 2016. Vol. 87, Iss. 3. P. 034706.