نمونه پایاننامه (برق) بهینه سازی فیلتر میان نگذر دوبانده

نمونه پایان‌نامه (برق) بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده

در این مقاله، به ارائه یک نمونه پایان‌نامه در رشته برق با عنوان “بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده” می‌پردازیم. این نمونه پایان‌نامه شامل بخش‌های مختلفی از جمله مقدمه، ادبیات موضوع، روش‌شناسی، یافته‌ها، بحث و نتیجه‌گیری است.

مقدمه:

فیلترهای میان‌گذر دوبانده در بسیاری از کاربردهای مهندسی برق، مانند سیستم‌های مخابراتی، پردازش سیگنال و مدارهای الکترونیکی، از اهمیت بالایی برخوردار هستند. این فیلترها وظیفه دارند تا فرکانس‌های ناخواسته را از سیگنال عبوری حذف کرده و فقط فرکانس‌های مورد نظر را عبور دهند.

در این نمونه پایان‌نامه، به بررسی و بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده با استفاده از روش‌های مختلف پرداخته می‌شود. هدف از این تحقیق، یافتن فیلتری با مشخصات مطلوب، مانند فرکانس قطع بالا، ضریب تضعیف بالا و پاسخ فرکانسی تخت در باند عبور است.

ادبیات موضوع:

در این بخش، به بررسی تحقیقات قبلی انجام شده در زمینه فیلترهای میان‌گذر دوبانده پرداخته می‌شود. روش‌های مختلف طراحی و بهینه‌سازی این فیلترها مورد بحث قرار گرفته و مزایا و معایب هر روش بررسی می‌شود.

روش‌شناسی:

در این بخش، روش‌های مورد استفاده برای بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده به طور کامل شرح داده می‌شود. این روش‌ها شامل روش‌های تحلیلی، عددی و شبیه‌سازی کامپیوتری هستند.

یافته‌ها:

در این بخش، نتایج حاصل از بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده ارائه می‌شود. مشخصات فیلتر بهینه‌شده، مانند فرکانس قطع، ضریب تضعیف و پاسخ فرکانسی، به طور کامل شرح داده می‌شود.

بحث:

در این بخش، به بحث در مورد نتایج حاصل از بهینه‌سازی فیلتر میان‌گذر دوبانده پرداخته می‌شود. مزایا و معایب فیلتر بهینه‌شده مورد بحث قرار گرفته و مقایسه‌ای با سایر فیلترهای موجود انجام می‌شود.

نتیجه‌گیری:

در این بخش، نتایج کلی تحقیق ارائه شده و به کاربردهای فیلتر میان‌گذر دوبانده بهینه‌شده اشاره می‌شود. همچنین، پیشنهاداتی برای تحقیقات future در این زمینه ارائه می‌شود.

منابع:

در این بخش، لیست کاملی از منابع مورد استفاده در تحقیق ارائه می‌شود.

پیوست‌ها:

در این بخش، می‌توان اطلاعات اضافی مانند کدهای شبیه‌سازی، نمودارها و جداول را ارائه کرد.

توجه:

این فقط یک نمونه از یک پایان‌نامه در رشته برق است. شما می‌توانید با توجه به موضوع تحقیق خود، بخش‌های مختلف این نمونه پایان‌نامه را تغییر داده و آن را بهینه کنید.

نکات مهم در نگارش پایان‌نامه:

• از یک سبک نگارش علمی و استاندارد استفاده کنید.
• منابع خود را به طور دقیق cite کنید.
• از نمودارها، جداول و تصاویر برای روشن‌تر شدن مطالب خود استفاده کنید.
• پایان‌نامه خود را به طور مرتب proofread کنید.
• از نظرات و پیشنهادات اساتید و راهنمایان خود استفاده کنید.

نمونه پایاننامه (برق)

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

فهرست مطالب

فصل اول-مقدمه 1

فصل دوم-سطوح انتخابگر فرکانس 4

2-1 معرفي 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 فيلترهاي چند بانده 15
2-5-2-1 استفاده از چند سطح انتخابگر فرکانسی پيدرپي 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 پایه¬ای 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 شکل ها

شکل 2-1 ساختارهای سطح انتخابگر فرکانس: (الف) آرایه¬ای از تکه¬ها، (ب) آرایه¬ای از پنجره¬ها [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 ساينده در جهت gη [1] 10
شکل 2-8 ساختارهای متناوب هادی¬ها 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) نماي بالاي سلول واحد، ب) نماي سه بعدي سلول واحد[7] 16
شكل 2-13 نتايج شبيه سازي و اندازه¬گيري فيلتر دوبانده[7] 17
شکل2-14 ساختار فیلتر سطح انتخابگر فرکانس با عناصر چند گانه[5] 17
شكل 2-15 نتايج شبيه سازي فيلتر دوبانده با يك گروه از عناصر در يك 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 استفاده از عنصر مشدد حلقوی مربعی[19] 20
شکل 2-20 نتایج شبیه سازی فیلتر دوبانده با استفاده از عناصر مشددهای حلقوی مربعی[19] 21
شکل 3-1 یک ارایه 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 … 52

شکل4-28 تغییرات ثابت دی الکتریک موثر FSS2 بر حسب ضخامت زیرلایه 53
شکل 5-1 نمای یک سلول واحد از ساختار فیلتر دوبانده با دولایه سطح انتخابگر فرکانس 56
شکل 5-2 پاسخ فرکانسی فیلتر دوبانده با 38/3= rε و °60 تا °0= θ برای دو قطبش TE و TM 57
شکل 5-3 نمای یک سلول واحد از ساختار فیلتر دوبانده با یک لایه سطح انتخابگر فرکانس با دو … 58
شکل 5-4 تلفات تغبیه فیلتر دوبانده با سلول واحد نشان داده شده در شکل 5-3 … 59
شکل 5-5 تلفات تغبیه فیلتر دوبانده با تغییر ابعاد سلول واحد نشان داده شده در شکل 5-3 … 60

فهرست جدول ها

جدول شماره 2-1 عملکرد سطح انتخابگر فرکانس ها با اشکال متفاوت (یک سطح انتخابگر فرکانس… 7
جدول 4-1 ابعاد عنصر حلقه دایروی و فرکانس¬های تشدید دو سطح انتخایگر فرکانس با تابش عمود 36
جدول 4-2 تغییرات فرکانس تشدید (Fr) و پهنای باند (BW) در زاویه تابش عمود، تغییرات… 39
جدول 4-3 تغییرات فرکانس تشدید (Fr) و پهنای باند (BW) در زاویه تابش عمود، تغییرات… 42

جدول 4-4 تغییرات فرکانس تشدید (Fr) و پهنای باند (BW) در زاویه تابش عمود، تغییرات… 45
جدول 4-5 تغییر ثابت دی الکتریک موثر با ضخامت زیرلایه برایFSS2 53
جدول 5-1 ابعاد عنصر حلقه دایروی و فرکانس¬های تشدید دو سطح انتخایگر فرکانس در تابش عمود 56
جدول 5-2 تغییر ابعاد سلول واحد فیلتر دوبانده برای رسیدن به فرکانس¬های تشدید مد نظر … 60

فهرست اختصارات

Frequency Selective Surface FSS
Computer Simulation Technology CST
Finite Integration Technique FIT
Finite Difference Time Domain FDTD
Finite element method FEM
High Frequency Structure Simulator HFSS
Split-Ring Resonator SRR
Bandwidth BW

مراجع

[1] B. A. Munk, Frequency Selective Surfaces: Theory and Design, New York: John Wiley, 2000.
[2] H. H. Sung, Frequency Selective Wallpaper for Mitigating Indoor Wireless Interference, Ph.D. Thesis, University of Auckland, 2006.
[3] J. L. Volakis, R. C. Johnson and H. Jasik, Antenna Engineering Handbook, Dept. of Electrical and Computer Engineering The Ohio State University, 1993.
[4] R. Mitra, H. Chan and T. C. Wik, “Techniques for analyzing frequency selective surfaces-a review,” Proceeding of the IEEE, vol. 76, no. 12, December 1988.
[5] R. Stefanelli and D. Trinchero, “Reduction of electromagnetic interference by means of frequency selective device,” IEEE International Conference on Telecommunication, pp. 249-243, June 2010.

[6] J. A. Reed, Frequency Selective Surfaces with Multiple Periodic Elements, Ph.D. Thesis, University of Texas, December 1997.
[7] J. Romeu and Y. R. Samii, “Fractal FSS: a novel dual-band frequency selective surface,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 48, no. 7, pp. 1097-1105, July 2000.
[8] H. Zhou, S. B. Qu, B. Q. Lin, J. Q. Zhang, C. Gu, H. Ma, Z. Xu, P. Bai and W. D. Peng, “Dual band frequency selective surface based on circular aperture-coupled patches,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 53, no. 8, pp. 1784-1786, August 2011.

[9] L. M. Araujo, R. H. C. Manicoba, A. L. P. S. Campos and A. G. Assuncao, “A simple dual-band frequency selective surface,” Microwave and optical Technology Letters, vol. 51, no. 4, April 2009.
[10] A. L. P. S. Campos, R. H. C. Manicoba, L. M. Araujo and A. G. Dassuncao, “Analysis of simple FSS cascading with dual band response, ” IEEE Transaction on Magnetics, vol. 46, no. 8, pp. 3345-3348, August 2010.

[11] J. A. Bossard, X. Liang, L. Li, S. Yun, D. H. Werner, B. Weiner, T. S. Mayer, P. F. Cristman, A. Diaz and I. C. Khoo, “Tunable frequency selective surfaces and negative – zero – positive index metamaterials based on liquid crystal,” IEEE Transaction Antennas and Propagation, vol. 56, no. 5, pp. 1308-1320, May 2008.
[12] L. J. Rogla, J. Carbonell and V. E. Boria, “Study of equivalent circuits for open-ring and split-ring resonators in coplanar waveguide technology,” IET Microwave Antennas Propag., vol. 1, no. 1, pp. 170-176, February 2007.[13] D. H. Kim and J. L. Choi, “Design of multiband frequency selective surface,” Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) Journal, vol. 28, no. 4, pp. 506-508, August 2006.
[14] L. Mingyun, H. Minjie and W. Zhe, “Design of multi-band frequency selective surfaces using multi-periodicity combined elements,” Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 20, no. 4, pp. 675-680, May 2008.

[15] R. A. Hill and B. A. Munk,” The effect of perturbating a frequency selective surface and its relation to the design of a dual-band surface,” IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 44, no. 3, pp. 368- 374, March 1996.
[16] J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robins and W. J. Stewart,“Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena,” IEEE Transaction Microwave Theory Technology, vol. 47, no. 11, pp. 2075–2084, 1999.

[17] M. Beruete, R. Marques, J. D. Baena and M. Sorolla, “Resonance and cross-polarization effects in conventional and complementary split ring resonators periodic screens,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, no. 4, pp. 794-797, July 2005.
[18] F. Martin and J. Bonache, “Split ring resonator-based left-handed coplanar waveguide,” Applied Physics Letters, vol. 83, no. 22, pp. 4651-4654, December 2003.

[19] M. H. B. Ucar, A. Sondas and Y. E. Erdemli, “Switchable split-ring frequency selective surfaces,” Progress in Electromagnetics Research B, vol. 6, pp. 65-79, 2008.
[20] A. K. Bhattacharyya, Phased Array Antennas, New York: John Wiley, 2005.
[21] www.cst.com

[22] T. A. Metzler, Design and Analysis of a Microstrip Reflectarray, Ph.D. Thesis, University of Massachusetts- Amherst, 1993.
[23] K. Chang, L. H. Hsieh, Microwave Ring Circuits and Related Structures, John Wiley, 2004.
[24] P. T. Teo, X. F. Luo and C. K. Lee, “Transmission of convoluted periodic loop element with selective reflection,” Appl. Phys. Lett., vol. 85, no. 9, pp. 1454-1456, 2004.
[25] P. Callaghan, E. A. Parker and R. J. Langley, “Influence of supporting dielectric layers on the transmission properties of frequency selective surfaces,” IEE Proceedings-H: Microw. Antennas Propag., vol. 138, no. 5, pp. 448-454, 1991.

[26] S. Chakravarty, R. Mittra and N. R. Williams, “Application of a microgenetic algorithm (MGA) to the design of broadband microwave absorbers using multiple frequency selective surface screens buried in dielectrics,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 50, no. 3, pp. 284-296, 2002.
[27] M. Khalilzadeh and M. M. Mirsalehi, “Design of microwave dual-band filter using frequency selective surfaces,” 20th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE 2012), May 2012.
[28] C. Mias, C. Tsakonas and Oswald, “An investigation the feasibility of designing frequency selective windows employing periodic structures,” Technical Report AY3922, Dept. of Electrical & Electronic eng., The Nottingham Trent University, 2002.