پایان نامه برق-مخابرات:طراحی و بهینه سازی فیلتر میان نگذر دوبانده مایکروویو با سطوح انتخابگر فرکانس

Businessman having to choose between three different arrows pointing in opposite direction. The concept of hard choice.

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق-مخابرات

با عنوان :طراحی و بهینه سازی فیلتر میان نگذر دوبانده مایکروویو با سطوح انتخابگر فرکانس



طراحی و بهینه سازی فیلتر میان نگذر دوبانده مایکروویو با سطوح انتخابگر فرکانس
 
 
 
استاد راهنما
دکتر میرصالحی
تیر   1391


تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
در این پروژه طراحی فیلتر دو بانده مایکروویو با دو ساختار متفاوت با سطوح انتخابگر فرکانس بررسی و معایب و مزایای این دو ساختار بیان شده است. در ساختار اول از دو لایه سطح انتخابگر فرکانس با عنصر حلقه دایروی و در ساختار دوم از یک لایه سطح انتخابگر فرکانس با دو عنصر حلقه دایروی ادغام شده، استفاده شده است. در بخش اصلی پروژه طراحی یک فیلتر دوبانده میان­نگذر مایکروویو با ساختار نوع دوم در باند فرکانسی GHz 7 – 3 برای کاربردهایی مثل عایق­های تداخل الکترومغناطیس انجام شده و نشان داده شده است که پاسخ فرکانسی فیلتر طراحی شده نسبت به تغییرات زاویه تابش و قطبش موج تابشی پایدار است. از ویژگی­های این فیلتر کم حجم بودن و مقرون به صرفه بودن آن می­باشد. چون فرمول دقیقی برای بدست آوردن مشخصات مناسب این فیلترها وجود ندارد، تاثیر پارامترهای یک سلول واحد از هر کدام از فیلترها به وسیله نرم­افزار CST بررسی شد. این پارامترها شامل دوره تناوب ساختار (p)، شعاع متوسط حلقه دایروی (r) و ضخامت حلقه دایروی (w) می­باشند. از شبیه­سازی­های انجام شده، نتایج زیر حاصل شد:

  • مهمترین عامل برای تغییر پهنای باند فیلتر، تغییر w است.
  • حساسیت فرکانس تشدید فیلتر به پارامترهای r و p نسبت به w بیشتر است.
  • تاثیر پارامتر r در تغییر فرکانس تشدید ناشی از زوایای تابش صفر و 60 درجه، بیشتر از پارامترهای دیگر (r وw) است.

 
کلمات کلیدی: سطوح انتخابگر فرکانس، فیلتر دوبانده، فیلتر میان­نگذر مایکروویو، تئوری فلوکه
 
 
فهرست مطالب
 
فصل اول-مقدمه                                                                                                                         1
فصل دوم-سطوح انتخابگر فرکانس                                                                                           4
2-1 معرفی سطوح انتخابگر فركانس   5
2-1-1 چگونگی کنترل پاسخ فرکانسی سطوح انتخابگر فرکانس   6
2-1-1-1 شکل سطوح انتخابگر فرکانس   6
2-1-1-2 ضریب هدایت اجزاء   7
2-1-1-3 زیر لایه دی الکتریک   8
2-1-1-4 زاویه تابش موج مسطح   9
2-1-2 جلوگیری از لوب ساینده   10
2-2 تحریک سطوح انتخابگر فرکانس   11
2-3 آرایه های مکمل   11
2-4 چگونگی تشکیل منحنی تشدید   12
2-4-1 سطوح متناوب پیاپی بدون دی الکتریک                                                                                         13
2-4-2 یک سطح متناوب با لایه های دیالکتریک   13
2-5 کاربردهای سطوح انتخابگر فرکانس   14
2-5-1 کاهش تداخلات الکترومغناطیسی   14
2-5-2 فیلترهای چند بانده   15
2-5-2-1 استفاده از چند سطح انتخابگر فرکانسی پیدرپی   16
2-5-2-2 استفاده گروهی از عناصر در یک سلول واحد   17
 
2-5-2-3 استفاده از چند عنصر ادغام شده در هم   18
2-5-2-4 استفاده از اجزاء مشدد حلقوی مربعی   19
 
فصل سوم-تئوری پایه­ای ساختارهای متناوب فضایی                                                               22
3-1 سری فلوکه و توابع مدی فلوکه   23
3-2 مودهای قابل انتشار ومیرا شونده فلوکه   26
 
فصل چهارم-طراحی فیلتر یک بانده مایکروویو                                                                        31
4-1 طراحی فیلتر میان نگذر برای کاربردهای باند مایکروویو                                                     32
4-1-1 شکل جزء   35
4-1-1-1 تاثیر ابعاد عنصر   37
4-1-1-1-1 پارامترهای تعیین کننده ابعاد عنصر   39
4-1-2 تاثیر دی الکتریک        49
 
فصل پنجم-طراحی فیلتر دو بانده مایکروویو                                                                       53
5-1 استفاده از دولایه سطح انتخابگر فرکانس پی درپی   55
5-2 استفاده از یک لایه سطح انتخابگر فرکانس با دو عنصر ادغام شده[27]   58
 
فصل ششم-نتیجه ­گیری و پیشنهادها                                                                                    62
6-1 نتیجه گیری   63
6-2 پیشنهادها   64
مراجع                                                                                                                                    66


فهرست شکل­ها
 
شکل 2-1 ساختارهای سطح انتخابگر فرکانس: (الف) آرایه­ای از تکه­ها، (ب) آرایه­ای از پنجره­ها [1]                  5
شکل 2-2 چهار نوع فیلتر سطح انتخابگر فرکانس . مواد هادی با رنگ سیاه نشان داده شده اند [2]                6
شکل 2-3 انواع اجزاء [1]                                                                                                                                 7
شکل 2-4 تاثیر مقاومت بر عملکرد سطح انتخابگر فرکانس با اجزای حلقوی مربعی…                                       8
شکل 2-5 سطح انتخابگر فرکانس (الف) در داخل و (ب) روی لایه دی الکتریک [2]                                          9 شکل 2-6 فاصله طراحی شده بین اجزا با یک سیگنال تابشی مایل [2]                                                           9
شکل 2-7 انتشار لوب ساینده در جهت gη [1]                                                                                                 10
شکل 2-8   ساختارهای متناوب هادی­ها با (الف ) حالت غیرفعال، (ب) حالت فعال [1]                                       11
شکل 2-9 ساختار متناوب پیاپی [1]                                                                                                              13
شکل 2-10   ساختار صفحه متناوب با دو لایه دی الکتریک و منحنی انتقال این ساختار [1]                             13
شکل 2-11 تضعیف دیواربا ضخامت 35 سانتی متر، با انواع متفاوت مواد : سیمان، آجر…                                  15
شكل 2-12 الف) نمای بالای سلول واحد، ب) نمای سه بعدی سلول واحد[7]                                                    16
شكل 2-13 نتایج شبیه سازی و اندازه ­گیری فیلتر دوبانده[7]                                                                          17
شکل2-14 ساختار فیلتر سطح انتخابگر فرکانس با عناصر چند گانه[5]                                                           17
شكل 2-15 نتایج شبیه سازی فیلتر دوبانده با یک گروه از عناصر در یک سلول واحد[5]                                18
شکل 2-16 الف) شكل سلول واحد، ب) مدار معادل سلول واحد[13]                                                              19
شکل2-17 پاسخ فرکانسی فیلتر سه بانده[13]                                                                                               19
شکل 2-18 ساختار مشدد حلقوی مربعی [18]                                                                                                20
شکل2-19 ساختار فیلتر دوبانده با بهره گرفتن از عنصر مشدد حلقوی مربعی[19]                                               20


شکل 2-20 نتایج شبیه سازی فیلتر دوبانده با بهره گرفتن از عناصر مشددهای حلقوی مربعی[19]                         21           شکل 3-1 یک ارائه مسطتیلی با تناوب های a و b ]20[                                                                                  23
شکل 3-2 تابش یک موج تخت به سطح یک آرایه متناوب [20]                                                                     27
شکل 3-3 مکان هندسی مود‌های منتشر شونده [20]                                                                                       29
شکل4‑1 نمای سلول واحد در شبیه سازی با مودهای فلوکه                                                                           33
شکل4‑2 دو مود پورت فلوکه[ 21]                                                                                                                 34
شکل 4-3 نمای سلول واحد در شبیه سازی درون موجبری                                                                             34
شکل 4-4 ابعاد اجزاء حلقه دایروی                                                                                                                  36
شکل 4-5 پاسخ فرکانسی FSS1 با 1= rε و °60 تا °0= θ برای دو قطبش TE و TM                                   37
شکل 4-6 پاسخ فرکانسی FSS2 با 1= rε و °60 تا °0= θ برای دو قطبش TE و TM                                   38
شکل 4-7 تغییرات پهنای باند ( dB20) با افزایش دوره تناوب ساختار (p)                                                    40
شکل 4-8 تغییرات فرکانس تشدید با افزایش دوره تناوب ساختار (p) در تابش عمودی (°.=θ)                     40
شکل 4-9 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TE به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه…         41
شکل 4-10 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TM به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه…        41
شکل 4-11 تاثیر تغییر پارامتر p (با ثابت نگه داشتن دیگر پارامترها) بر پاسخ فرکانسی FSS2 با 1= rε …       42
شکل 4-12 تغییرات پهنای باند ( dB20) با تغییر شعاع متوسط حلقه دایروی (r)                                           43
شکل 4-13 تغییرات فرکانس تشدید با تغییر شعاع متوسط حلقه دایروی (r)                                                  43
شکل 4-14 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TE به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه …       44
شکل 4-15 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TM به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه…     44
شکل 4-16 تاثیر تغییر پارامتر r (با ثابت نگه داشتن دیگر پارامترها) بر پاسخ فرکانسی FSS2 با 1r=ε…       45
شکل 4-17 تغییرات پهنای باند ( dB20) با تغییر ضخامت حلقه دایروی (w)                                                    46
شکل 4-18 تغییرات فرکانس تشدید با تغییر ضخامت حلقه دایروی (w)                                                        46
شکل 4-19 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TE به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه…     47
شکل 4-20 میزان تغییرات فرکانس تشدید در قطبش TM به ازای تغییر زاویه تابش از صفر تا 60 درجه…     47


شکل 4-21 تاثیر تغییر پارامتر w (با ثابت نگه داشتن دیگر پارامترها) بر پاسخ فرکانسی FSS2 با 1= rε …     48
شکل 4-22 تاثیر دی الکتریک بدون تلقات بر پاسخ فرکانسی الف) FSS1 و ب) FSS2                                  49
شکل 4-23 تاثیر دی الکتریک تلفاتی بر پاسخ فرکانسی الف) FSS1 و ب) FSS2                                         50
شکل 4-24 پاسخ فرکانسی FSS1 با زیرلایه دی الکتریک اعمال شده در دو طرف ساختار                               51
شکل 4-25 پاسخ فرکانسی FSS1 با زیرلایه دی الکتریک اعمال شده در یک طرف ساختار                             51
شکل 4-26 پاسخ فرکانسی FSS1 با زیرلایه دی الکتریک اعمال شده دردو طرف ساختار                              52
شکل 4-27 پاسخ فرکانسی شبیه سازی شده برای FSS1 با زیرلایه دی الکتریک اعمال شده در یک …  &nbs