基于共形FDTD方法的波导带通滤波器分析与优化设计

摘要

微波带通滤波器作为一种重要的微波元器件在近几年得到了大力的发展。在这种情况下对微波滤波器理论和设计方法的研究,引起了国内外工程师的极大兴趣。本文主要研究了带通滤波器的优化设计,将传统的设计方法与共形时域有限差分方法以及人工神经网络结合,对其进行建模、仿真、优化设计,并且加工了两个波导带通滤波器的实物。
　　论文的主要工作如下:
　　1、介绍了微波滤波器的分类和主要参数,并从理论上详细介绍了微波滤波器的设计方法。
　　2、使用一种基于人工神经网络模型、结合电磁场数值算法的波导内不连续的等效集总参数的提取方法,优化设计带通滤波器,该方法避免了繁琐的场分析,具有极强的通用性,对器件的设计具有重要的实用价值。
　　3、利用Auto CAD作图软件,按照优化后的几何尺寸参数的终值画出滤波器的机加工图,并做出滤波器的实物,利用矢量网络分析仪对其进行测量,得出实际的实验图形。将其实验图形与仿真图形进行了比较,得出了该优化设计带通滤波器的方案是可行的。
　　4、应用修正的共形FDTD理论,对本文所设计的滤波器的散射参数进行仿真,为将来新型材料在滤波器中应用提供有效的验证手段。

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第一章绪论

1.1常用滤波器

1.2新型滤波器

1.3本论文研究的问题

第二章滤波器的基本理论

2.1滤波器的基本概念

2.2滤波函数

2.3滤波器低通到带通的转化

第三章滤波器的共形FDTD分析

3.1曲面共形原理

3.2稳定性要求

3.3变形网格面积的计算

3.4波导中源的加入

3.5 S参数的提取

第四章基于人工神经网络滤波器的优化设计

4.1人工神经元模型

4.2多层感知器神经网络

4.3多层感知器的映射能力

4.4神经网络的学习能力

4.5误差回传算法

4.6计算实例

第五章波导带通滤波器的设计、加工与测试

5.1带通滤波器的设计

5.2膜片等效电路参数的计算

5.3波导平面电路滤波器的设计、仿真和试验

5.4带螺丝的波导带通滤波器的设计与仿真

第六章总结与展望

参考文献

硕士学习期间完成的论文

致谢