The reflection and transmission characteristics of a circular-to-rectangular single T-junction are analyzed. The technique of Fourier transform and mode matching is used to represent the transmitted and scattered fields as rapidly-convergent series. An approximate dominant-mode solution is derived in a closed form. Computations show that our result is numerically efficient and accurate, thus useful for practical application.
도체로된 원통형 도파관의 H-plane 상에 구형 도파관이 T-접합 된 구조는, 초고주파용 필터나, polarizer,OMT(Ortho-Mode-Transducer) 같은 안테나 급전부 설계에 널리 응용되는 구조이다. 구조 자체가 원통형과 구형, 두 가지의 기본적인 형태로 이루어져 있기 때문에 제작이 용이 할 뿐만 아니라, 설계 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 두 도파관의 접합면이 곡면 형태로 되어 있기 때문에 몇 년전까지만 해도, 실험이나 수치해석적인 방법에 의해 설계되었다. 기존의 모드 정합법에 바탕을 둔 공진기 모델을 이용한 해석 방법은 불필요한 해석 영역을 증가 시키기 때문에 계산량이 늘어나는 단점을 지니고 있다.
2장에서 원통형 도파관의 측면에 구형 도파관이 T-접합된 구조에서 원통형 도파관으로부터 기본모드가 입사되는 경우의 산란특성을 계산하였다. 원통형 도파관의 길이가 무한하다는 가정하에, 푸리에 변환식을 이용하여 산란필드를 표현하였으며, 모드 정합법을 이용하여 모드 계수에 대한 무한개의 선형 연립방정식을 구하였다. 이런 과정을 거쳐서 얻은 해는 수학적으로 엄밀하고 수치계산이 효율적이다. 또한 구형 도파관으로 부터 입사되는 필드에 대한 산란 특성도 동일한 방법으로 고찰 하였다.
3장에서는 2장에서의 이론을 바탕으로 각 포트에 대한 산란 파라미터들의 특성을 계산하였고, 각 산란 파라미터들의 모드수에 대한 수렴성 및 경계조건에서 적용된 근사에 대한 타당성을 검증하였다. 계산 결과는 수치해석을 이용한 시물레이션 툴과 공진기 모델을 이용한 다른 논문들과 비교하였다. 본 논문에서 제시한 이론으로 적은 개수의 모드만 고려해도 충분히 만족할 만한 산란 특성들을 얻을 수 있고, 특히 구형도파관으로부터 입사되는 필드에 대해서는 행렬 계산없이도 closed form의 산란해를 구할 수 있기 때문에 실제 설계에서 매우 유용하게 응용될 수 있음을 확인하였다.
