Search

A coaxial line with half-rings connected to its external conductor is proposed in this paper, to investigate the dispersion properties of a twist-symmetric electromagnetic configuration. We demonstrate that the propagating modes in a twist-symmetric structure are more linear than a conventional structure. Additionally, the bandgap at the Brillouin zone boundaries can be manipulated by tuning the relative angular orientation or translation of the rings. This tuning is equivalent to changing the order of the twist symmetry from 4- to 2-fold. Our proposed geometry finds potential application in fully-metallic reconfigurable filters and phase shifters., QC 20180806

BACKGROUND:It is technically challenging to design compact yet sensitive miniature catheter radio frequency (RF) coils for endovascular interventional MR imaging. METHODS:In this work, a new design method for catheter RF coils is proposed based on the coaxial transmission line resonator (TLR) technique. Due to its distributed circuit, the TLR catheter coil does not need any lumped capacitors to support its resonance, which simplifies the practical design and construction and provides a straightforward technique for designing miniature catheter-mounted imaging coils that are appropriate for interventional neurovascular procedures. The outer conductor of the TLR serves as an RF shield, which prevents electromagnetic energy loss, and improves coil Q factors. It also minimizes interaction with surrounding tissues and signal losses along the catheter coil. To investigate the technique, a prototype catheter coil was built using the proposed coaxial TLR technique and evaluated with standard RF testing and measurement methods and MR imaging experiments. Numerical simulation was carried out to assess the RF electromagnetic field behavior of the proposed TLR catheter coil and the conventional lumped-element catheter coil. RESULTS:The proposed TLR catheter coil was successfully tuned to 64 MHz for proton imaging at 1.5 T. B1 fields were numerically calculated, showing improved magnetic field intensity of the TLR catheter coil over the conventional lumped-element catheter coil. MR images were acquired from a dedicated vascular phantom using the TLR catheter coil and also the system body coil. The TLR catheter coil is able to provide a significant signal-to-noise ratio (SNR) increase (a factor of 200 to 300) over its imaging volume relative to the body coil. CONCLUSIONS:Catheter imaging RF coil design using the proposed coaxial TLR technique is feasible and advantageous in endovascular interventional MR imaging applications.

У роботі досліджена актуальна задача проектування двосмугових фільтрів на діелектричних резонаторах з вищими типами коливань, що полягає в розробці математичних моделей та нових конструкцій, що забезпечують необхідні електричні параметри за мінімальної кількості елементів зв’язку. Запропоновано використання вищого робочого типу коливання ДР з більш високою добротністю разом із нижчим для побудови двосмугового фільтра; спосіб побудови двосмугових фільтрів на прямокутних ДР, який відрізняється тим, що за рахунок використання видовжених форм ДР з робочими коливаннями TE11δ та TE12δ дозволяє забезпечити приблизно однакові коефіцієнти зв’язку в обох робочих смугах пропускання; спрощений спосіб розрахунку коефіцієнтів зв’язку ДР на основі напруженості магнітного поля; отримано нові аналітичні вирази для розрахунку коефіцієнта взаємного зв'язку між резонаторами; розроблені математичні моделі двосмугових багаторезонаторних фільтрів на «дипольному» та «квадрупольному» типах коливань прямокутних ДР; запропоновано нові конструкції двосмугових багаторезонаторних фільтрів, які відрізняються тим, що мають мінімальну кількість елементів зв'язку.

У роботі досліджена актуальна задача проектування двосмугових фільтрів на діелектричних резонаторах з вищими типами коливань, що полягає в розробці математичних моделей та нових конструкцій, що забезпечують необхідні електричні параметри за мінімальної кількості елементів зв’язку. Запропоновано використання вищого робочого типу коливання ДР з більш високою добротністю разом із нижчим для побудови двосмугового фільтра; спосіб побудови двосмугових фільтрів на прямокутних ДР, який відрізняється тим, що за рахунок використання видовжених форм ДР з робочими коливаннями TE11δ та TE12δ дозволяє забезпечити приблизно однакові коефіцієнти зв’язку в обох робочих смугах пропускання; спрощений спосіб розрахунку коефіцієнтів зв’язку ДР на основі напруженості магнітного поля; отримано нові аналітичні вирази для розрахунку коефіцієнта взаємного зв'язку між резонаторами; розроблені математичні моделі двосмугових багаторезонаторних фільтрів на «дипольному» та «квадрупольному» типах коливань прямокутних ДР; запропоновано нові конструкції двосмугових багаторезонаторних фільтрів, які відрізняються тим, що мають мінімальну кількість елементів зв'язку., The actual problem of dual-band filters composing on dielectric resonators with higher order modes has been studied that includes the development of both mathematical models and novel constructions that provide the required electrical parameters with the minimal quantity of coupling elements. The following have been proposed:using the higher order operating modes with higher quality factor together with the lower oder modes for constructing the dual-band band-pass filter; the dual-band filter design method based on rectangular DRs the distinguishing features of which is based on the application of elongated shapes of DR with operating TE11δ, TE12δ modes enabling to achieve approximately equal coupling coefficients in both operating bandwidths; the simplified method for coupling coefficients calculation based on magnetic field strength; the analytical expressions have been obtained for mutual coupling coefficients calculation between the resonators; the mathematical models of dual-band multiresonator filters operating in "dipole" and "quadrupole" modes of rectangular DR; the novel structures of dual-band multiresonator filters have been proposed that have minimal quantity of coupling elements., В работе исследована актуальная задача проектирования двухполосных фильтров на диэлектрических резонаторах с высшими типами колебаний, которая заключается в разработке математических моделей и новых конструкций, обеспечивающих необходимые электрические параметры при минимальном количестве элементов связи. Предложено использование высших квадрупольных типов колебаний, TE12δ, с более высокой добротностью вместе с низшими «дипольными», TE11δ, для построения двухполосных полосно-пропускающих фильтров. Получено, что указанный высший тип колебания имеет большую ненагруженную добротность благодаря большей концентрации электромагнитного поля внутри ДР, имеющий вид двух близко расположенных магнитных диполей в противофазе. Показано, что поле собственного колебания TE12δ уменьшается быстрее при удалении от поверхности резонатора, а добротность его повышается по сравнению с TE11δ колебанием. Найдено условие, при котором обеспечивается максимальное частотное разнесение к ближайшему паразитному колебанию, а именно в области вытянутых форм прямоугольных резонаторов: a0=b0≈0,5L0. При этом использование указанных типов колебаний позволяет избежать существенного усложнения форм ДР, введения большого количества элементов связи. Предложен способ построения двухполосных фильтров, который отличается тем, что требует обеспечения примерно одинаковой зависимости соответствующих коэффициентов связи от параметров конструкции одновременно для обеих рабочих типов колебаний ДР и позволяет анализировать конструкции, основываясь на данных коэффициентов связи ДР. Показано, что выбранная конструкция вместе с использованием удлиненных форм ДР с рабочими колебаниями TE11δ и TE12δ позволяет обеспечить примерно одинаковые соответствующие коэффициенты связи в обоих полосах пропускания. Исследование коэффициентов связи состояло из трех этапов: на основе использования моделей рассеяния ЭМВ от ДР; на основе упрощенной методики, где коэффициенты связи являются функциями напряженности магнитного поля в центр

The main goal of this letter is the analysis of the multipactor effect within a coaxial waveguide structure when an external axial dc magnetic field is applied. We have designed and manufactured a coaxial waveguide sample that has been immersed within a long solenoid. Numerical and experimental results confirm a significant change in the RF breakdown behavior with regard to the case without the axial dc magnetic field, as well as the existence of single- and double-surface multipactor regimes. Good agreement between theory and experimental data has been found.

The main goal of this letter is the analysis of the multipactor effect within a coaxial waveguide structure when an external axial dc magnetic field is applied. We have designed and manufactured a coaxial waveguide sample that has been immersed within a long solenoid. Numerical and experimental results confirm a significant change in the RF breakdown behavior with regard to the case without the axial dc magnetic field, as well as the existence of single- and double-surface multipactor regimes. Good agreement between theory and experimental data has been found.

The use of electromagnetic waves as a nondestructive evaluation technique to evaluate Portland cement concrete (PCC) structures is based on the principle that a change in the structure, composition, or properties of PCC results in a change in its dielectric properties. The coaxial transmission line is one of the few devices that can measure the dielectric properties of PCC at a frequency range of 100-1000 MHz. A coaxial transmission line developed at Virginia Tech was used to study the effect of moisture, type of aggregate, water/cement ratio, curing period, admixture type (microsilica, superplasticizer, and shrinkage admixture), and chloride content on the dielectric properties of PCC. Measurements were conducted in the time domain and converted to the frequency domain using Fast Fourier Transform. The research found that an increase in the moisture content of PCC resulted in an increase in the dielectric constant. Mixes containing limestone aggregate had a greater dielectric constant than those containing granite. The dielectric constant decreased with curing period due to the reduction in free water availability. Mixes containing higher water/cement ratios exhibited a higher dielectric constant, especially in the initial curing period. The admixtures did not significantly affect the dielectric constant after one day of curing. After 28 days of curing, however, all three admixtures had an effect on the measured dielectric constant as compared to control mixes. Chloride content had a significant effect on the loss part of the dielectric constant especially during early curing. A relationship was also established between the chloride permeability (based on conductance measurements) of PCC and its dielectric constant after 75 days of moist curing.