Lithuanian Journal of Physics article / Lietuvos fizikos žurnalo straipsnis

In this paper, we present FDTD (finite-difference time-domain) simulation results of the averaged electric field in the semiconductor obstacle placed in the coaxial line. Such layout might be used as a sensing element for the measurement of microwave pulsed power transmitted through the coaxial line. Calculations have been performed for 50 Ω impedance coaxial line filled with air and obstacle made of Si. The dependences of averaged electric field in the obstacle on the microwave frequency, as well as on the height of the obstacle are considered. Situations when the obstacle is placed either on the inner or on the outer conductor of the coaxial line have been investigated.

ELEKTRINIO LAUKO PUSLAIDININKINĖJE KLIŪTYJE, KURI YRA BENDRAAŠĖJE LINIJOJE, SKAITMENINIS MODELIAVIMAS
Ž. Kancleris, V. Tamošiūnas, and M. Tamošiūnienė
^aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bKembridžo universiteto Šiuolaikinės fotonikos ir elektronikos centras, Kembridžas, Jungtinė Karalystė
^cKembridžo universiteto Medžiagotyros ir metalurgijos departamentas, Kembridžas, Jungtinė Karalystė

Baigtinių skirtumų laiko skalėje metodu (FDTD) ištirtos elektrinio lauko puslaidininkinėje (Si) kliūtyje, esančioje bendraašėje linijoje, priklausomybės nuo dažnio f skirtingo aukščio h kliūtims. Ištirti du atvejai: (i) kliūtis patalpinta ant vidinio laidininko paviršiaus, (ii) kliūtis – ant išorinio laidininko. Tirta bendraašė linija tarp išorinio ir vidinio laidininkų užpildyta oru, jos banginė varža buvo lygi 50 Ω. Bendraašės linijos vidinio laidininko spindulys r_i = 2 mm, o išorinio – r_o = 4, 6 mm. Kliūties aukštis h buvo matuojamas linijos spindulio kryptimi. Silicio, iš kurio pagaminta kliūtis, santykinė dielektrinė skvarba ε = 11, 9. Nors bendraaše linija sklinda reguliari banga, turinti tik E_r ir H_φ dedamąsias, kliūties aplinkoje susižadina visos elektromagnetinio lauko dedamosios, kurios ir buvo skaičiuojamos visoje modeliuojamoje bendraašės linijos atkarpoje su kliūtimi. Apskaičiuotos elektrinio lauko stiprio vertės buvo normuotos į elektrinio lauko stiprio vertę ant vidinio laidininko paviršiaus tuščioje bendraašėje linijoje. Elektrinio lauko stiprio priklausomybės nuo dažnio f (f vertės kito nuo 1 iki 12 GHz) apskaičiuotos, kai kliūties aukščio h vertės kito nuo 0,5 iki 2,6 mm. Kai kliūties, kurios savitoji varža ρ = 30 Ω·cm, aukštis padidėja, vidutinė elektrinio stiprio vertė taip pat padidėja. Kai h = 2, 6 mm, kliūtis užpildo visą tarpą tarp vidinio ir išorinio laidininkų (spindulio r kryptimi). Tokiu atveju žemų dažnių juostoje vidutinio elektrinio lauko stiprio vertės beveik nepriklauso nuo dažnio, tačiau jos padidėja aukštesniųjų dažnių srityje, kai bendraašėje linijoje sužadinama ne tik TEM, bet ir TE11 moda. Ribinė normuoto elektrinio lauko stiprio vertė žemų dažnių srityje apytikriai lygi 0,6 ir ji labai artima vertei, apskaičiuotai idealios kliūties atveju (0,64).