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基于人工电磁材料的滤波器研究

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基于人工电磁材料的滤波器研究nullnull基于人工电磁材料 滤波器技术研究学生姓名:蒋骏杰指导老师:蒋迪null研究的主要部分一 选题的背景和目的二 研究的原理和过程三 研究的结论和不足null一 选题的背景和目的1.人工电磁材料的概念 人工电磁材料(Electromagnetic metamaterial)是指在自然界中本身并不存在或者没有发现,而是由人们根据电磁学理论的推导计算所设计并制作出来的,具有非常规的电磁属性的人造媒质或材料。由于它通常是由两种或者两种以上的自然物质(通常是金属和介质)按照特定的规则组合而成,所以也有学...

基于人工电磁材料的滤波器研究
nullnull基于人工电磁材料 滤波器技术研究学生姓名:蒋骏杰指导老师:蒋迪null研究的主要部分一 选 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的背景和目的二 研究的原理和过程三 研究的结论和不足null一 选题的背景和目的1.人工电磁材料的概念 人工电磁材料(Electromagnetic metamaterial)是指在自然界中本身并不存在或者没有发现,而是由人们根据电磁学理论的推导计算所 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 并制作出来的,具有非常规的电磁属性的人造媒质或材料。由于它通常是由两种或者两种以上的自然物质(通常是金属和介质)按照特定的规则组合而成,所以也有学者把它叫做复合材料(composite material); metamaterial一词本身也表达了“混合的”、“合成的”材料的含义。但是在科学研究中,为了突出被研究对象的本质,把这些新型的材料统一定名为“人工电磁材料”,是非常贴切的。null2.HFSS的简介 研究人工电磁材料大多需要用到HFSS进行仿真,在此,对HFSS进行介绍。 HFSS(High Frequency Structure simulator)是美国故soft公司在20世纪80年代推出的一款微波技术的EDA软件,是基于电磁场有限元法 (Finite Element Method,FEM)来分析微波 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 问题的三维电磁仿真软件。 HFSS拥有无以伦比的仿真精度和可靠性,快捷的仿真速度,方便易用的操作界面,稳定成熟的自适应网格剖分技术,使其成为业界公认的高频结构设计软件,是众多工程师进行三维电磁场仿真的首选工具和行业标准。null HFSS提供了简洁直观的用户设计界面,精确自适应的场求解器,功能强大的后处理器,并且能计算出任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS拥有自动匹配网络产生及加密、ALPS(Adaptive Lanczos Pade Sweep)、切线向矢量有限元和模式-节点转换(Mode-node)等先进技术,从而使操作人员可利用这些技术在电脑中对任意形状的三维无源结构进行电磁场仿真。 作为一个微波工程设计“平台”,HFSS已经被广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域。 nullHFSS的流程图null 主要任务:仿真设计基于人工电磁材料的带通滤波器,学习电磁场全波仿真软件,熟练使用仿真软件,并运用优化功能,学习使用画图工具,了解整个微波器件加工流程,熟悉各类微波测试仪器。在硬件条件满足的情况下,加工并测试微波器件! 预期成果或目标:仿真优化设计基于人工电磁材料的宽带带通滤波器,插入损耗小,频带宽。3.研究的主要任务和目标null二 研究的原理和过程1.人工电磁材料的等效电磁参数的提取 用S参数即介质板的反射和透射系数提取人工电磁材料的等效电磁参数一直被认为是一套行之有效的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,其中把有限厚度的人工电磁材料的介质板看作是厚度相同的均匀媒质。但是,由亚波长单元组成的人工电磁材料不同于均匀材料,传统的提取方法在一定程度上不够准确。下节将提出一种改进的方法计算非均匀的人工电磁材料的等效电磁参数。但是需要看到,无论是传统的方法还是改进的方法,都离不开介质板的反射和透射系数。null 传统的方法中,认为沿波的传播方向上,每个单元的等效电磁参数是相等的,所以只需要得到一组等效电磁参的值即可,常用一个单元的s参数进行计算。S参数可用商业软件HFSS或CST仿真得到,其仿真结构设置如图所示。通过仿真计算可以得到SRR等效电磁参数曲线图和ELC等效电磁参数曲线图如下页。nullSRR等效电磁参数曲线图nullELC等效电磁参数曲线图null 通过上面的两张图我们可以明显看出,两者的等效电磁参数不同。 由此,可知人工电磁材料都是由多个亚波长谐振单元结构组成,并且单元间的间距很小,通常小于或等于单元周期的五分之一,所以多个单元间尤其是相邻单元间的相互祸合对场的影响不能忽略,这也必将影响到等效电磁参数,那么用传统方法计算得到的等效电磁参数就会不准确。null2.滤波器的概述 滤波器,顾名思义,是指对波进行过滤的器件。“波”是一种非常广泛的定义,在电子技术通信领域,“波”被狭义地局限为特指描述各种物理量的取值随时间变化起伏的过程,一般称之为信号。那么,滤波器就是一种对信号具有频率选择特性的二端口网络。滤波器的基本作用是在电路和电子系统中使频率有选择性地通过,并抑制不必要或有害的频率。滤去镜频干扰、衰减噪声、频分复用以及高性能的震荡、放大、倍频和混频电路中,无不需要滤波器来实现。null3.滤波器的基本结构 总的来讲,滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过,而使另外一部分频率的信号受到较大的抑制,实质上,它是一个选频电路。null 1)按所传输的信号分: a.模拟滤波器 传输、处理模拟信号的滤波器。 b.数字滤波器 传输、处理数字信号的滤波器。 2)按所采用的元器件分: a.无源滤波器 仅有无源元件R、L和C组成的滤波器。它是利用电容、电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。 b.有源滤波器 利用有源器件和无源元件R、L、C相结合而组成的滤波器。4.滤波器的种类null 3)按功率衰减的频率特性,或者说滤波器实现的功能分: a.低通滤波器 只允许信号中的低频或直流分量通过,而抑制高频分量或干扰和噪声。 b.高通滤波器 只允许信号中的高频分量通过,而抑制低频或直流分量。 c.带通滤波器 只允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 d.带阻滤波器 抑制一定频段内的信号,而允许该频段以外的信号通过。null 4)按函数类型分: a.巴特沃斯型(Butterworth)滤波器 它的特点是通带内频率响应曲线最大限度的平坦,没有起伏,而在阻带内则逐渐下降为零。 b.切比雪夫型(Chebyshev)滤波器与巴特沃斯滤波器相比,通带与阻带之间的过渡区较窄,通带内的延迟变化较大,并可提供理论上的最大下降速度,达到最好的特性要求。 c.椭圆型(Elliptic)滤波器 相比其他类型的滤波器,在阶数相同的情况下椭圆滤波器有着最小的通带和阻带波动,但当椭圆滤波器通带和阻带等波纹幅度固定时,阶数越高,过渡带越窄。null5.微波滤波器的基本技术参数滤波器中心频率 带宽BW和相对带宽RBW 插入损耗 电压驻波比VSWR 通带波纹 阻带抑制null6.仿真步骤与结果 器件设计和制作 (一)启动HFSS (二)选择求解类型 (三)创建参数化设计模型 仿真和实验测试结果 (一)求解设置 (二)运行仿真计算 (三)数据后处理,查看计算结果。null仿真最终结果图null三 研究的结论和不足 在这次的研究过程中首先了解人工电磁材料的历史、发展及其应用,而后详细讨论了多层媒质的反射,引用了前人提出的用S参数提取人工电磁材料等效电磁参数的方法及基于此方法的均匀模型,并用实际结构证明了此模型的弊端。 通过这次的研究巩固了一些滤波器的基本知识,最后,并以一种人工电磁材料的滤波器为例用HFSS仿真软件对其进行模型制作和仿真测试,最终得出数据。 但是本次研究依然有不足之处,有噪音,参数不理想、技术有限等等,导致最后结果的图形不是最理想的。null致谢 首先感谢我的导师蒋迪老师。整个课题从选题、分析到研究、设计以及 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的撰写都是在他的悉心指导下完成的,无论是在学识上还是工作中都给予作者极大的关怀和鼓励。 也请各位老师对于我的研究进行批评和指正。
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分类:工学
上传时间:2012-07-03
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