Προπτυχιακές Σπουδές

MODAL ANALYSIS OF GYROTROPIC CIRCULAR WAVEGUIDES WITH ARBITRARILY ORIENTED MAGNETIC BIAS
Διπλωματική Εργασία

---

Περιγραφή

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι ο υπολογισμός των κυματαρίθμων
αποκοπής σε κυκλικούς κυλινδρικούς κυματοδηγούς, οι οποίοι πληρούνται με υλικό το
οποίο χαρακτηρίζεται από ανισοτροπική επιτρεπτότητα και διαπερατότητα. Η
ανισοτροπία που θα εξεταστεί είναι γυροτροπικού τύπου [1], με σημαντικές
μικροκυματικές εφαρμογές όπως μετατροπείς συχνοτήτων, φίλτρα, πολυπλέκτες
κυματοδηγών, ή διαχωριστές ισχύος (βλ. σχετικές αναφορές στην [1]).
Για την επίλυση του προβλήματος, θα γίνει επέκταση της συζευγμένης χωρικής
ολοκληρωτικής εξίσωσης (coupled-field volume integral equation-CFVIE), η οποία
υλοποιήθηκε για τον υπολογισμό των κυματαρίθμων αποκοπής σε κυκλικούς
κυματοδηγούς, των οποίων όμως το ανισοτροπικό υλικό μαγνητίζεται με εξωτερική
πόλωση μαγνητικού πεδίου παράλληλου με τον άξονα του κυματοδηγού [1]. Στην
παρούσα μελέτη, η CFVIE θα επεκταθεί ώστε να υποστηριχθεί λοξή πόλωση
μαγνητικού πεδίου, όπως έγινε πρόσφατα για το πρόβλημα της σκέδασης
ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από ανισοτροπικούς κυλίνδρους [2].
Η υπολογιστική υλοποίηση-επέκταση της CFVIE θα γίνει σε Python, εκμεταλ'ευόμενοι
τις βιβλιοθήκες NumPy/SciPy. Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων ()* CFVIE, θα
γίνει σύγκριση με λογισμικό προσομοίωσης ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων που
παρέχεται από το Κέντρο Δικτύων του ΕΜΠ, το οποίο βασίζεται στη μέθοδο των
πεπερασμένων στοιχείων (finite elementmethod-FEM).

ΣΤΟΧΟΙ

• Επέκταση θεωρίας κυματοδήγησης για πόλωση λοξού μαγνητικού πεδίου με βάση τη
CFVIE.
• Υπολογιστική υλοποίηση-επέκταση της CFVIE σε Python.
• Ανάπτυξη μοντέλου σε λογισμικό προσομοίωσης ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων με
βάση τη FEM.
• Σύγκριση αποτελεσμάτων CFVIE-FEM.

ΑΝΑΦΟΡΕΣ

[1] K. Katsinos, G. P. Zouros, and J. A. Roumeliotis, “Cutoff wavenumbers of
multilayered gyrotropic circular waveguides,’’ IEEE Trans. Microw. Theory Techn.,
vol. 69, pp. 2949–2959, 2021.
[2] G. P. Zouros and K. Katsinos, “EM scattering by gyrotropic circular cylinders with
arbitrarily oriented external magnetic bias," IEEE Trans. Antennas Propag., Early Access, 2022.

ΔΕΞΙΟΤΗΤΕΣ ΠΟΥ ΘΑ ΑΠΟΚΤΗΘΟΥΝ

• Εμβάθυνση στη θεωρία κυμα-
τοδήγησης σε ανισοτροπικά
υλικά.
•Απόκτηση εμπειρίας χρήσης
λογισμικού προσομοίωσης
ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων.
•Απόκτηση εμπειρίας στη συγ-
γραφή πρωτότυπων επιστημο-
νικών δημοσιεύσεων.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

•Δημοσίευση ανακοίνωσης σε
π ρ α κ τ ι κ ά ε ν ό ς δ ι ε θ ν ο ύ ς
επιστημονικού συνεδρίου με
κριτές.
• Δημοσίευση άρθρου σε έγκριτο
διεθνές επιστημονικό περιοδικό.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

• Γρηγόριος Ζούρος
zouros@mail.ntua.gr

• Γεώργιος Φικιώρης
gfiki@ece.ntua.gr