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项目提出的等离子滤波器在已有文献中未见研究。它主要由柱状等离子体单元(非磁化、水平磁化及垂直磁化)构成,选频特性在宽带范围内快速可调并具备自重构能力。本项目拟以等离子体中电磁波色散关系为基础,建立等离子体内电磁波损耗关系,由此演绎出等离子滤波器基本理论;以等离子天线、等离子电视研制过程中获得的等离子快速生成、戾灭、调节技术为背景,研制具有相似开关性能的等离子滤波器基础构件。综合上述工作,对2M-10GHz等离子滤波器实现方案、等效电路、匹配网络及选频特性展开研究,分波段(HF、VHF/UHF、X)实现多种原型样机。等离子滤波器的实现,将使滤波器选频特性具备超宽带范围高速调节能力和自重构能力,使跳频通讯、高速数传和雷达等滤波器应用设备的性能有一提升,为国防及船舶通信领域盼望多年而未能如愿的产品短波多路耦合器提供潜在实现手段。同时,双学科知识的综合,使等离子科学在现代通讯领域得到新的应用。 2100433B
批准号 |
60371022 |
项目名称 |
等离子滤波器及其可调性研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
F0122 |
项目负责人 |
袁斌 |
负责人职称 |
副教授 |
依托单位 |
上海交通大学 |
研究期限 |
2004-01-01 至 2006-12-31 |
支持经费 |
20(万元) |
维纳滤波器是根据最小均方误差准则设计的频域最佳滤波器。可以是低通、带通和高通的。 利用Matlab设计维纳滤波器很简单。
从电气工程上,所有的元件可以归纳为三类最基本的元件,即电阻,电感和电容.电阻的阻值与交流电的频率无关.电感的阻值(称为感抗)Xl=2πfL,即与交流电的频率成正比.频率越高,感抗越大.电容元件则与电感...
不知5V电流是多大?如果是小电流,用RC滤波电路(π型)就行;如果电流较大,就要用π型LC滤波电路。 那个滤波电容器,除了用电解电容器外,应该再并联一个几千PF的涤纶电容器。电解电容器的高频特性不好...
基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器
研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模-多模-单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上,两端分别与一段单模光纤相连,通过调整偏振控制器的状态,实现了中心波长1542~1560nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18nm,边模抑制比大于40dB,3dB线宽为0.096nm;进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率,实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器,通过调整偏振控制器的状态,可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。
针对高压直流系统中的换流装置产生谐波的问题,在高压直流输电(HVDC)系统中宜采用双调谐滤波器.对双调谐滤波器的特性进行分析和参数设计:由基波无功补偿容量公式推算出串联回路电容;由谐振频率与参数的关系确定串、并联电感及并联电容.由滤波参数可得出谐振点的公式,通过理论重点分析了双调谐滤波器在调谐频率下略显感性的重要意义,同时引入安全系数.最后,通过对一计算实例进行参数计算,并运用Matlab/Simulink对其仿真.结果表明,考虑到系统频率偏移,防止与系统发生并联谐振等综合因素,安全系数取1.0~1.1时效果较佳.
第一章等离子体化学基础
第一节等离子体空间的化学现象
一、等离子体
二、等离子体的生成与特性
三、低温等离子体
第二节等离子体放电系统及反应装置
一、等离子体放电系统
二、等离子体反应装置
第三节等离子体化学的历史和发展
第四节等离子体化学的应用领域和前景
一、等离子体化学的应用领域
二、等离子体化学的应用前景
参考文献
第二章等离子体状态与等离子体化学反应
第一节等离子体的诊断方法及其状态
一、等离子体的诊断方法
一、等离子体状态
三、几种气体的等离子体状态
第二节等离子体中生成物的鉴定与定量
一、发光分光分析法
二、光吸收分光分析法
三、激光分光法
四、质量分析法
第三节原子、分子过程与等离子体参数
一、电子束法测定碰撞截面积
二、电泳法测定速度常数
三、等离子体参数的测定
第四节等离子体化学反应
一、等离子体有机化学反应
二、等离子体无机化学反应
三、等离子体化学的特性与放射化学
第五节气一固相等离子体化学反应
一、等离子体与固体的反应类型
二、等离子体一固体表面的相互作用
三、等离子体与固体反应的实例
参考文献
第三章等离子体聚合
第一节概述
一、等离子体聚合的历史
二、等离子体聚合的特征
三、等离子体聚合的操作条件
四、等离子体聚合控制方法的改进
第二节等离子体聚合装置
一、等离子体聚合装置设计基础
二、等离子体聚合装置
第三节等离子体聚合反应机理
一、气相空间聚合理论与固体表面聚合理论
二、离子聚合理论与自由基聚合理论
三、CAP机理与原子聚合观点
第四节等离子体聚会的基本过程
一、苯乙烯等离子体聚合的基本过程
二、乙烯、乙炔等离子体聚合的基本过程
三、甲烷等离子体聚合的基本过程
四、单体结构与聚合基本过程的关系
参考文献
第四章等离子体聚合动力学
第一节等离子体聚合速度
一、等离子体聚合速度的影响因素
二、等离子体聚合速度的测定
第二节有机化合物的等离子体聚合行为
一、饱和烃
二、不饱和烃
三、氟代烃
四、乙烯基单体
五、有机金属化合物
第三节等离子体聚合的动力学模型
一、活性基团密度模型
二、L-B-S(Lam-Baddour-Stancell)模型
参考文献
第五章等离子体聚合物的结构与性质
第一节等离子体聚合物的形态与聚合条件
一、等离子体聚合物的物质状态与聚合条件
二、等离子体聚合物的表面形态与聚合条件
第二节等离子体聚合物的结构特征及其解析方法
一、等离子体聚合物的结构特征
二、等离子体聚合物结构的解析方法
第三节等离子体聚合物的结构与性质分析
一、等离子体聚合碳氢化合物的结构与性质分析
二、氟代烃等离子体聚合物的表面元素分析
三、等离子体聚会膜的介电松弛分析
四、苯乙烯等离子体聚合膜的性质分析
参考文献
第六章等离子体聚合物的应用
第一节分离膜的应用
一、反渗透膜的应用
二、气体分离膜的应用
三、液体分离膜的应用
四、其他分离膜的应用
第二节表面保护膜的应用
一、金属保护膜的应用
二、表面硬化膜的应用
三、耐磨损性膜的应用
第三节光学材料的应用
一、光透射性及其应用
二、光IC元件的应用
三、核聚变用燃料微球的应用
第四节医用材料的应用
一、生体适应性材料的应用
二、药剂缓释的应用
三、防止增塑剂溶出的应用
第五节电子材料的应用
一、绝缘体的应用
二、半导性与功能元件的应用
三、等离子体聚合膜的导电性
四、精细加工抗蚀剂膜的应用
五、光记录材料的应用
六、等离子体聚会无机化合物薄膜的应用
参考文献
第七章等离子体引发聚会
第一节等离子体引发聚合的原理与方法
一、等离子体引发聚合的原理
二、等离子体引发聚合的方法
第二节乙烯基单体的等离子体引发聚合
一、丙烯酸系单体的聚合·共聚·乳化聚合
二、等离子体引发水溶液聚合与本体共聚物的合成
三、高吸水性高吸附性树脂
四、等离子体引发嵌段共聚物的合成
五、疏水性膜的等离子体引发接技聚合
六、等离子体引发聚合的酶固定化方法
七、等离子体引发接技聚合对纤维的改性
第三节等离子体还原反应与聚合机理
第四节环醚的固相开环聚合
第五节无机环状化合物的开环聚合
一、膦嗪化合物的开环聚合
二、有机硅化合物的开环聚合
参考文献
第八章等离子体表面处理
第一节概述
一、等离子体表面处理的特征
二、等离子体表面处理装置
三、等离子体表面处理条件
第二节等离子体表面处理活性化层的生成
一、表面层自由基的生成与光能的作用
二、表面自由能的变化及润湿性与黏接性
三、表面引人特定官能团
四、表面交联层的形成
五、蚀刻及粗化面的形成
六、等离子体炬表面处理
第三节电晕放电表面处理
一、概述
二、电晕放电对高聚物表面的作用
三、电晕放电表面处理的应用及存在的问题
第四节等离子体表面处理的应用
一、印刷、涂层、部接加工的应用
二、表面保护膜的应用
三、表面接枝改性的应用
四、医用材料的应用
五、电子显微镜的应用
六、在纤维、纺织品加工中的应用
参考文献
第九章氧等离子体化学及应用
第一节氧等离子体化学概述
一、原子态氧的生成机理
二、等离子体氧化反应
第二节氧等离子体的应用
一、氧等离子体在分析化学中的应用
二、用氧等离子体保存无机物质的精细结构
三、氧等离子体在电子工业中的应用
参考文献
第十章等离子体CVD技术
第一节等离子体CVD膜
第二节P-SiN膜的基本特性
一、生成参数与膜特性
二、电学性质
三、膜的组成
四、膜中的氢
第三节P-PSG、P-Sic的基本膜特性
一、生成参数与膜特性
二、电学性能
三、膜的组成
第四节等离子体CVD技术的发展动向
参考文献
附录
1.压力单位换算表
2.氢、氧及氮分子的离解常数K,与离解度χ
3.元素及化合物的电离能
4.原子的亚稳态能级
5.彭宁(Penning)离子化速度常数kM与碰撞截面积σM(300K)
6.各种等离子体反应中Gibbs自由能的变化ΔG与温度的相关性
在移动通信系统中,无论是数字式还是模拟式,其发射和接收信号的功能模块电路结构基本相同,如图3所示。在Tx端,在载波上对信号进行调制, 通过放大电路将功率放大,然后经过SAW滤波器滤波后由天线将信号发出,本通道要求滤波器损耗低,可承受大功率;在R x端通道,天线接收到的微弱信号经SAW滤波器过滤后,进行放大解调,最终获得所要的信息,要求滤波器损耗低,阻带抑制高。
传统的介质滤波器一般具有损耗低、大带宽以及较高的功率承受能力等特点。但其致命的弱点是体积太大,难以适应移动电话向微型化方向发展的趋势。而SAW滤波器具有体积小,适合于微型封、一致性好、无须调整的优点。本文以无线通信系统中移动电话用SAW滤波器(其技术要求为:Tx端中心频率f 0为902.5 MHz,带宽为25 MHz;R x端f 0为947.5 MHz,带宽为25 MHz)为例,介绍梯型结构SAW滤波器的等效电路分析,并给出设计结果。
等效电路分析
采用电网络分析与综合理论,将梯型结构的SAW滤波器由单端对SAW谐振器来代替网络中的各个单元。此结构具有电感电容(LC)滤波器低损耗的优点,而且可承受大功率,体积较小。这种结构一般用来设计射频滤波器,工作频率范围为300~2 400 MHz,相对带宽为2%~6%, 插入损耗小于5 dB。
设计单端对谐振器时,使并臂谐振器的反谐振频率与串臂谐振器的谐振频率相同。其中frp、fap、frs、fas分别为并臂、串臂谐振器的谐振频率和反谐振频率。根据梯型滤波器传输函数截止条件可知,串臂谐振器阻抗Zs和并臂谐振器阻抗ZP性质相同时,形成阻带;Zs、ZP性质相反,且Zs/ZP>-1时,形成通带;Zs/ZP<-1时,形成过渡带;Zs/ZP=-1时的频率点为截止频率。
SAw滤波器的设计
设计梯型结构滤波器[3, 4],主要是对单端谐振器的设计,并协调好串臂和并臂谐振器的相互关系。谐振器的阻抗可用其谐振频率
式中ω rs=2πfrs, ω rp=2πfrp分别为串臂、并臂谐振角频率;ω ra=2π fra , ω ap=2π fap分别为串臂、并臂反谐振角频率;为使梯型滤波器的匹配阻抗为线性阻抗R p,串、并臂阻抗应满足谐振器的频率关系为fap≈frs,f0=frp=fas-f0。在通带频率范围内,Δ f=(fas-frp)/2,将式(4)、(5)代入式(6),可化为式中一般取为50 Ω。单端对谐振器的静电容可由下式获得
设计得到的SAW滤波器频率特性如图7所示,其中心频率为947.5 MHz,3 dB带宽>30 MHz,插损≤4.0 dB,SS>30 dB,匹配阻抗为50 Ω,取得了较为满意的结果。