惠特克势方法与分解后的规则波导壁电流的规范问题

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Whittaker Potential Approaches and Gauge Issues of Decomposed Regular Waveguide Wall Currents

　　

摘要：

在设计波导时，了解与特定模式相关的壁面电流是不可或缺的。在相关文献中，这些壁面电流的作用相较于电磁模式场本身要次要得多。本研究旨在通过采用经过部分修改的Whittaker势函数，提升计算不同截面波导中多种模式对应的规则电流模式的数值性能。总体而言，这些涡流会与电场模式一起形成螺线管状分布。为便于高效建模，可在单个壁面上局部应用解析Helmholtz分解技术。尤其需要指出的是，这种将场分解为螺线管部分和无旋部分的 方法在射频场景中尚未得到广泛运用。此外，本文还对表示壁面电流无旋部分的常规势函数进行了深入的规范分析，揭示了规范固定的局限性。研究通过结合规范固定与规范变换的方法，表明只有使用纯螺线管势函数时，传统的规范自由度才完全成立。同时，还提出了一种解决该问题的平衡技术。通过分别运用Whittaker势函数或不同规范下的常规势函数来处理分解后的表面电流，具有很强的教学价值。