طراحي فيلترهاي موجبري صفحه E و صفحه H با استفاده از تطبيق مودها و الگوريتم ژنتيک
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترعلی اکبری خضری 1 , امیررضا عطاری 2 *
1 - دانشگاه فردوسی مشهد
2 - دانشگاه فردوسی مشهد
کلید واژه: الگوريتم ژنتيكآناليز حساسيتروش تطبيق مودروش FDTD فيلتر موجبري صفحه Eفيلتر موجبري صفحه H,
چکیده مقاله :
در روش متداول براي طراحي فيلترهاي موجبري، از مدل‌هاي مداري براي ناپيوستگي‌هاي موجبري استفاده مي‌کنند. اين مدل‌ها عموماً با فرض باريک‌بودن پهناي باند فيلتر معتبر هستند. در اين مقاله با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي GA و روش تطبيق مود، و بدون نياز به مدل‌هاي مداري، دو نوع فيلتر موجبري ميان‌گذر صفحه E و صفحه H در باند X طرح شده است. براي اطمينان از صحت پياده‌سازي روش تطبيق مود، هر کدام از اين دو فيلتر، با روش عددي FDTD و نيز با نرم‌افزار HFSS تحليل شده است. در تحليل FDTD از يک مش غير يکنواخت در داخل ناحيه حل و شرط مرزي PML در بيرون ناحيه حل استفاده شده است. انطباق بسيار خوب نتايج روش تطبيق مود با نتايج نرم‌افزار HFSS و روش FDTD، درستي و نيز دقت نتايج روش تطبيق مود را نشان مي‌دهد. يکي از مشخصات مهم فيلترهاي مايکروويو حساسيت پاسخ فرکانسي آنها نسبت به دقت ساخت مي‌باشد. در اين مقاله با انجام شبيه‌سازي‌هاي متعدد و با يک رويکرد آماري حساسيت هر کدام از دو نوع فيلتر فوق نسبت به خطاي ساخت بررسي شده و با يکديگر مقايسه شده است.
In the conventional method for design of waveguide filters, equivalent circuits such as impedance or admittance inverters are used to model the waveguide discontinuities. These inverters are useful for design of filters with narrow bandwidth. In this paper using a genetic algorithm and mode-matching (MM) method, and without using the equivalent circuits, two E-plane and H-plane bandpass waveguide filters are designed. To verify the validity of MM method, the frequency response of filters is obtained by the PML-FDTD method. The two filters are also analyzed by the HFSS software. The results of MM method are in excellent agreement with the results provided by FDTD method and HFSS software. An important characteristic of a waveguide filter is the sensitivity of its frequency response to fabrication errors. In this paper, by using the Monte Carlo statistical method, sensitivity of the frequency response of E-plane and H-plane filters to fabrication errors are determined and compared with each other.
[1] C. Nguyen, Analysis Method for RF, Microwave and Millimeter - Wave Planar Transmission Line Structures, John Wiley & Sons, 2000.
[2] G. L. Matthaei, Microwave Filters, Impedance - Matching Networks,and Coupling Structures, Artech House, 1985.
[3] ف. گران قراخيلي، م. حكاك و ع. محمدي، "طراحي دقيق فيلتر و داپلكسرهاي ، بهينه موجبري با به كارگيري الگوريتم ژنتيك،" مجله فني و مهندسي، شماره 22 ، صص. 9-1.زمستان 1384 - .
[4] J. M. Cid and J. Zapata, "CAD of rectangular waveguide H – plane circuits, by segmentation, finite elements and artificial neural networks," Electronic Letters, vol. 37, no. 2, pp. 98-99, Jan. 2001.
[5] J. S. Hong, "Design of E - plane filters made easy," in IEE Proc. Part H, vol. 136, no. 3, pp. 215-218, Jun. 1989.
"، [ 6] م. قناد و ع. بنايي، "طراحي و ساخت فيلتر موجبري در باند Ka"، صفحه-146-141 ، ارديبهشت - دوازدهمين كنفرانس مهندسي برق ايران، جلد 6، .1383
[7] Y. Rahmat-Samii and E. Michielssen, Electromagnetic Optimization by Genetic Algorithms, John Wiley & Sons, 1999.
[8] A. Taflove and S. C. Hagness, Computational Electromagnetics: the Finite Difference Time - Domain Method, Boston, Artech House, 2000.
[9] J. P. Berenger, "A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves," J. Comput. Phys., vol. 114, no. 2, pp. 185- 200, Oct. 1994.