Проблематика. Одной из основных задач в современных спутниковых телекоммуникационных системах является увеличение объемов передачи информации с одновременным сохранением ее качества. Ключевым элементом таких систем являются антенные системы с поляризационной обработкой, которую выполняют поляризаторы. Таким образом, важным заданием является разработка новых поляризаторов и простых методов их анализа и оптимизации. Наиболее простыми, эффективными, технологичными и актуальными для анализа являются поляризаторы на основе волноводов с диафрагмами. Цель исследования. Целью работы является создание математической модели поляризатора на основе квадратного волновода с диафрагмами, которая позволяет анализировать влияние параметров конструкции поляризатора на его электромагнитные характеристики. Методика реализации. Математическая модель волноводного поляризатора с диафрагмами создается методом декомпозиции с использованием волновых матриц передачи и рассеивания. Для учета толщины диафрагм использовано их эквивалентные Т- и П-подобные схемы. Результаты исследования. Разработано математическую модель волноводного поляризатора с диафрагмами, которая учитывает их толщину и основывается на общей волновой матрице рассеивания волноводного поляризатора. Эта матрица была получена на основе теории микроволновых цепей. Через элементы матрицы были определены основные характеристики волноводного поляризатора. Проведено оптимизацию характеристик поляризатора для работы в Ku-диапазоне частот 10,7–12,8 ГГц. Выводы. Предложенная математическая модель волноводного поляризатора с диафрагмами обеспечивает учет высот диафрагм, расстояний между ними и их толщины. Полученные результаты показывают, что данная модель является более простой и быстрой для расчета электромагнитных характеристик по сравнению с методом конечных элементов, который часто используют для анализа микроволновых устройств разного назначения.

Background. One of the main problems in modern satellite telecommunication systems is to increase the volume of information transmission with simultaneous preservation of its quality. Key element of such systems is antenna systems with polarization processing, which is carried out using polarizers. Therefore, development of new polarizers and simple techniques for their analysis and optimization are important problems. The most simple, effective, technological and actual for analysis are polarizers based on waveguides with irises. Objective. The purpose of the paper is to create a mathematical model of the polarizer based on a square waveguide with irises, which allows analyzing the influence of polarizer’s design parameters on its electromagnetic characteristics. Methods. A mathematical model of the waveguide polarizer with irises is created by decomposition technique using transfer and scattering wave matrices. To take into account the irises’ thickness their equivalent T- and Π-shaped circuits were used. Results. We have developed mathematical model of the waveguide polarizer with irises, which takes into account their thickness and is based on the complete scattering wave matrix of the waveguide polarizer. The matrix has been obtained using the microwave circuit theory. The main characteristics of the waveguide polarizer were defined using matrix elements. The optimization of characteristics of a polarizer was carried out in the operating Ku-band 10.7–12.8 GHz. Conclusions. Suggested mathematical model of a waveguide polarizer with irises provides the account of heights of irises, distances between them and their thickness. The results obtained show that this model is simpler and faster for the calculation of electromagnetic characteristics compared to finite elements method, which is often used for analysis of microwave devices for various applications.

Проблематика. Одним із основних завдань у сучасних супутникових телекомунікаційних системах є збільшення обсягів передачі інформації з одночасним збереженням її якості. Ключовим елементом таких систем є антенні системи із поляризаційним обробленням, яке здійснюють поляризатори. Тож важливим завданням є розробка нових поляризаторів і простих методів їх аналізу та оптимізації. Найбільш простими, ефективними, технологічними та актуальними для аналізу є поляризатори на основі хвилеводів із діафрагмами. Мета дослідження. Метою роботи є створення математичної моделі поляризатора на основі квадратного хвилеводу з діафрагмами, яка дає можливість аналізувати вплив параметрів конструкції поляризатора на його електромагнітні характеристики. Методика реалізації. Математична модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами створюється методом декомпозиції із використанням хвильових матриць передачі та розсіювання. Для врахування товщини діафрагм використано їх еквівалентні Т- і П-подібні схеми. Результати дослідження. Розроблено математичну модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами, яка враховує їх товщину і ґрунтується на загальній хвильовій матриці розсіювання хвилевідного поляризатора. Ця матриця була отримана на основі теорії мікрохвильових кіл. Через елементи матриці були визначені основні характеристики хвилевідного поляризатора. Проведено оптимізацію характеристик поляризатора для роботи в Ku-діапазоні частот 10,7–12,8 ГГц. Висновки. Запропонована математична модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами забезпечує врахування висот діафрагм, відстаней між ними та їх товщини. Отримані результати показують, що ця модель є простішою та швидшою для розрахунку електромагнітних характеристик, порівнюючи з методом скінченних елементів, який часто використовують для аналізу мікрохвильових пристроїв різного призначення.