HIE-FDTD高性能并行计算方法在多通带频率选择结构设计中的应用

发布时间：2020-06-21 22:27

【摘要】：频率选择表面(Frequency Selective Surface:FSS)作为空间滤波器,是一种对电磁波有滤波特性的平面周期结构。由于其在军事领域和民事领域的广泛应用,FSS研究已经覆盖了微波、毫米波、红外线等波段。论文的主要工作内容总结如下:(1)介绍了经典电磁数值计算方法即时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain:FDTD),继而针对它的劣势,介绍了混合半隐式-半显式(Hybrid-Implcit-Explcit)HIE-FDTD 算法。(2)引入了 Floquet定理及周期边界,通过仿真一个FSS单元,可以得到整个周期阵列的传输特性;针对FSS的栅瓣效应,研究了如何抑制栅瓣的出现;进一步研究了 FSS单元结构和尺寸、单元阵列的周期和排布方式、介质材料的厚度和介电常数、FSS层数,入射波的角度和极化状态等参数对FSS性能的影响;分别设计了单通带和双通带FSS结构,通带对入射角变化时比较稳定,并且完成了了加工测试验证,通带特性与仿真结果吻合较好;进一步地,设计了具有多通带特性的FSS,能实现较大的通带比值。(3)基于高性能并行计算框架JASMIN,开发了基于HIE-FDTD的大规模并行算法,实现的程序具有较高的可扩展性,能在成千上万核数的高性能计算机上进行运算,用于分析有限大规模FSS阵列和周期FSS阵列选频特性之间的区别;并且基于石墨烯材料,实现了太赫兹波段多通带石墨烯FSS的大规模并行仿真设计。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713
【图文】：

（ａ）逦（ｂ）逡逑图１－２邋ＦＳＳ在天线电磁防护中的应用：（ａ）邋ＦＳＳ用作天线副反射面；逡逑（ｂ）邋ＦＳＳ用作天线罩逡逑如图１－３所示，美国、荷兰、意大利等国家已成功地将ＦＳＳ用于隐身舰船及射频集成逡逑封装综合系统外壳的防护应用中。逡逑敌我}0逦}—逡逑图１－３邋ＦＳＳ在舰岛隐身和防护中的应用逡逑将高性能ＦＳＳ与波导射频通道一体化设计，是进一步提高射频通道强电磁防护能力的逡逑新途径。在射频通道多级综合防护中，波导防护是进一步提高带外抑制的有效手段。为了逡逑适应波导传输通道要求，需要将频选结构设计成插件形式，与波导一体化融合。图１－４给逡逑出了典型波导插件图，图中频率选择表面加工成与波导结构相适应的尺寸，采用法兰盘固逡逑定方式装配到波导中，实现工作信号带通和带外信号有效抑制。逡逑２逡逑

图１－２邋ＦＳＳ在天线电磁防护中的应用：（ａ）邋ＦＳＳ用作天线副反射面；逡逑（ｂ）邋ＦＳＳ用作天线罩逡逑如图１－３所示，美国、荷兰、意大利等国家已成功地将ＦＳＳ用于隐身舰船及射频集成逡逑封装综合系统外壳的防护应用中。逡逑敌我}0逦}—逡逑图１－３邋ＦＳＳ在舰岛隐身和防护中的应用逡逑将高性能ＦＳＳ与波导射频通道一体化设计，是进一步提高射频通道强电磁防护能力的逡逑新途径。在射频通道多级综合防护中，波导防护是进一步提高带外抑制的有效手段。为了逡逑适应波导传输通道要求，需要将频选结构设计成插件形式，与波导一体化融合。图１－４给逡逑出了典型波导插件图，图中频率选择表面加工成与波导结构相适应的尺寸，采用法兰盘固逡逑定方式装配到波导中，实现工作信号带通和带外信号有效抑制。逡逑２逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑小梅;李伟;;农机精密设备故障监测和诊断技术研究——基于光纤宽通带滤波器[J];农机化研究;2018年01期

2 钟良玉;李胜先;;微波双通带滤波器多项式综合技术[J];空间电子技术;2011年02期

3 刘青;;通带毗邻多工器的设计[J];西安邮电学院学报;1996年02期

4 姚充国;盘荷波导通带特性的计算[J];原子能科学技术;1986年02期

5 林万晖;;一种有源低通成形滤波器的试验[J];移动通信;1988年06期

6 肖宁;;浅谈电视通带中网纹干扰的分析处理[J];价值工程;2017年30期

7 孙晨霞;冯立营;;第二通带可调的双通带滤波器设计[J];天津职业技术师范大学学报;2012年01期

8 申凯;雷坚;王栋;;单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究[J];中国电子科学研究院学报;2012年03期

9 季来运;马杰;孙钧;王朗;李演奇;刘彬;;双通带高温超导滤波器的研制[J];中国科学:信息科学;2011年01期

10 李德治;王超;陈星;;具有寄生通带抑制的微带带通滤波器的设计[J];电子测量技术;2011年08期

相关会议论文 前10条

1 徐莉玲;肖鹏飞;王亚玲;骆兴芳;;传输线型双通带左手材料结构的设计[A];2017年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2017年

2 王磊;官伯然;;基于嵌套缺陷地谐振器的紧凑型多通带滤波器[A];2015年全国微波毫米波会议论文集[C];2015年

3 邵川;施金;陈建新;;双通带独立可控的平衡式带通滤波器[A];2013年全国微波毫米波会议论文集[C];2013年

4 韩东;王凯;王东亚;章新华;;通带无失真空域预滤波设计[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年

5 陈熙;李宏军;许悦;;微带矩形环型双模双通带滤波器的设计[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2009年

6 郑楠;周亮;彭宏利;;一种基于新型枝节线的双通带耦合器[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2011年

7 钟良玉;李胜先;;微波双通带滤波器技术研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2011年

8 吴国春;吴边;梁昌洪;;一种双通带电调滤波器设计[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2011年

9 曾伦;谢和平;邓慧中;陈建益;邓克强;;多通带声表面波滤波器[A];2012'中国西部声学学术交流会论文集(Ⅰ)[C];2012年

10 文品;朱爽爽;任宝平;饶凌欣;徐贻辰;刘凡;刘海文;;基于枝节加载四模谐振器的高温超导双通带滤波器[A];2015年全国微波毫米波会议论文集[C];2015年

相关重要报纸文章 前5条

1 杨云;高通带来3G体验[N];中国计算机报;2004年

2 马顺龙;精心筑起平坦路 路通带起百业兴[N];甘肃日报;2004年

3 本报记者 常虹;再打技术牌 宇通带您发现“绿区”[N];中国工业报;2011年

4 邓云岚;联通带沪上农民工子女长见识[N];人民邮电;2006年

5 本报见习记者 刘泉江;沪港通带热港股 QDII斩获“头茬”收益[N];金融时报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 陈佳;微波多通带滤波器的综合与设计研究[D];西安电子科技大学;2013年

2 吴伟;通带匹配数字侦察接收技术研究[D];电子科技大学;2007年

3 宋飞;基于多模谐振器的高温超导多通带滤波器研究[D];清华大学;2016年

4 杜秋姣;太赫兹波段多通带左手材料的数值研究[D];华中科技大学;2011年

5 刘帅;微波前端平面无源器件关键技术研究[D];电子科技大学;2016年

6 肖永川;基于受激布里渊散射效应的高性能单通带微波光子滤波器的研究[D];吉林大学;2015年

7 赖鑫;微带多通带和宽带滤波器研究[D];西安电子科技大学;2009年

8 闫腾飞;基于新型平面结构的微波滤波器研究[D];电子科技大学;2017年

9 王磊;无线通信中平面微波滤波器的结构与性能研究[D];西安电子科技大学;2012年

10 徐开达;紧凑型微波滤波器和天线及其基于忆阻器的特性研究[D];电子科技大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡铁伦;HIE-FDTD高性能并行计算方法在多通带频率选择结构设计中的应用[D];浙江大学;2019年

2 汪书阁;基于基片集成波导的宽阻带及双通带平衡滤波器的研究[D];南京理工大学;2018年

3 王鹏;基于枝节加载谐振器的多通带滤波器设计[D];西安电子科技大学;2018年

4 郭子均;多通带滤波器及其在天线中的应用[D];南京航空航天大学;2018年

5 裴山会;腔体式多通带微波滤波器的研究[D];南京航空航天大学;2018年

6 张祥;高选择性微带滤波器设计与研究[D];华中科技大学;2017年

7 李晓鲲;小型化多通带滤波器研究[D];电子科技大学;2018年

8 吕善册;双/三通带带通滤波器的研究与设计[D];华侨大学;2017年

9 张智奇;多通带微带滤波器的研究与设计[D];华中科技大学;2016年

10 莫玉霞;多通带平面多路功分器关键技术研究[D];电子科技大学;2014年

本文编号：2724735