X波段等离子滤波器建模与仿真

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摘要滤波器处于无线电技术很多设计问题的中心位置，目前现代通讯技术的快速发展，需要滤波器达到各种各样新的，特殊的要求，比如说要求滤波器有大功率容量，滤波器的快速可调，以及低耦合宽带滤波等等。而正在此时，有着小体积，轻重量，电磁可调，高功率容量等优点的等离子体微波器件逐渐变成此研究的热点。

本文的理论基础是现代微波滤波器设计的理论，通过了解等离子的电磁性质，分别推导出非磁化与磁化等离子体的等效介电常数，对非磁化等离子体进行详细的理论研究，计算出了等离子体滤波器中的电磁场模式分布与透射系数，证明了滤波器的可实现性。使用CST电磁仿真软件设计出了等离子体滤波器，利用计算所得到的公式，研究了参数的变化对滤波器性能的影响，着重对滤波器的电可调特性进行了分析。64986

毕业论文关键词：X波段，等离子体，可调滤波器。

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title THE RESEARCH OF X-BAND PLASMA FILTER MODELING AND SIMULATION

Abstract

Filter design problem in many radio technology center, the current rapid development of modern communication technology, the filter is required to achieve a wide variety of new, special requirements, such as high-power capacity required filter, the filter can be quickly tone, and low coupling broadband filtering and so on. And at that moment, with a small size, light weight, electromagnetic adjustable, high power capacity and other advantages of this plasma microwave devices gradually become a hot research.

This theory is based on the theory of modern microwave filter design, by understanding the electromagnetic properties of plasma were derived non-magnetized and magnetized plasma equivalent permittivity of the non-magnetized plasma detailed theoretical study calculated the plasma filter electromagnetic field pattern distribution and transmission coefficients, prove the filter can be realized. The CST electromagnetic simulation software design of a plasma filter, obtained using the calculation formula of the parameters on the performance of the filter, focusing on the electrically tunable filter characteristics were analyzed.

KEY WORDS：X-band，Plasma，Tunable filter

1 绪论2

1.1 滤波器的发展及应用…2

1.2 等离子体的基本性质…3

2 微波滤波器的设计理论6

2.1 微波滤波器的发展6

2.2 滤波器基本理论与设计基础7

2.3 本章小结…8

3 等离子体的电磁特性8

3.1 非磁化等离子体等效介电常数…8

3.2 磁化等离子体等效介电常数9

3.3 自由空间等离子体中的电磁波模式…13

3.4 本章小结…15

4 等离子体滤波器的理论研究15

4.1 等离子体滤波器电磁场模式分析15

4.2 等离子电介质交界面的反射问题…17

4.3 等离子体滤波器中心频率的计算20

4.4 本章小结21

5 等离子体滤波器的仿真与分析…21

5.1 等离子体滤波器的仿真计算21

5.2 等离子体滤波器可调性研究…25

5.3 本章小结26

总结…27

致谢28

参考文献29

1 绪论

1.1 滤波器的发展及应用

德国科学家K.W.Wanger在1915年发明了一种滤波器设计方法，这种方法举世闻名，叫做“瓦格纳滤波器”，而正在此时，一名美国的科学家G.A.Canbell创建了又一种设计方法，这种设计方法在之后以镜像参数法而闻名于世。这些技术突破之后，又有一些有实力科研人员开始满怀热情的并且很系统化的运用集总元件电感和电容的滤波器设计理论实施了调研。在这之后，1940年诞生了一种精确的滤波器设计方法，这种方法包含了两个指定的步骤。这种方法的第一步，是把适合这种特定需求的传递函数确定下来，第二步，是运用上一步的传递函数估算出的频率响应，以合成电路。这种方法的效率很高，而且结果也十分令人满意，目前运用的许许多多的滤波器设计方法，就是以这种之前的设计方法为基础的。