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1、武汉理工大学毕业设计（论文）频率选择表面滤波器的模拟与优化学院（系）：信息工程学院专业班级：电子信息工程0706班学生姓名：叶春宝 指导教师： 刘桂珍 王琳本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：叶春宝专业班级：电信0706 班指导教师：刘桂珍 王 琳 工作单位：信息工程学院设计（论文）题目频率选择表面滤波器的模拟与优化设计（论文）主要内容：1）认真学习频率选择表面的相关理论知识；2）学习和掌握 MATLAB 软件；3）设计频率选择表面的结构，进行软件仿真；4）学会进行算法的比较；5）熟悉和掌握毕业论文相关规范格式。要求完成的主要任务：1）学习和掌握频率选择表面的相关知识；2）利用 MATLAB
2、 软件建立模型；3）设计频率选择表面的结构，利用相关软件进行仿真；4）完成毕业论文的撰写，不少于 12000字；5）阅读并翻译与课题相关的英文资料，不少于 20000字符；6）参考文献不少于 15 篇，其中英文参考文献不少于 2 篇。7）完成的设计图纸不少于 12 幅。必读参考文献：1 赵录怀，张震. 电路与系统分析-使用 Matlab. 北京：高等教育出版社，20042 张平等. MATLAB 基础与应用简明教程 .北京：北京航空航天大学出版社， 2003.3 何红雨.电磁场数值计算与 MATLA 实现.武汉:华中科技大学出版社，2004.系主任签名指导教师签名院长签名（章）武汉理工大学本科
3、生毕业设计（论文）开题报告1目的及意义（含国内外的研究现状分析）1.1国内外现状频率选择表面（Frequency Selective Surface），简称FSS,是一种有大量无源谐振 单元在介质层上按二维周期性排列构成的单层或多层准平面结构。它对电磁波和光 波具有一定的频率选择特性，是一种周期结构。其单元可分为两种类型：一种是周 期性金属贴片，另一种是金属屏上的周期性缝隙（狭槽）。频率选择表面的研究的兴起也就是三、四十年的时间，由于它具有频率选择的 特性，使其在“隐身”技术方面具有相当大的应用价值，引起西方发达国家和世界 各军事大国的重视。就其在隐身方面的应用而言，美、欧在这方面起步较早，许
4、多科研成果已经投 入实际应用中。在美国F-22战斗机上已有应用FSS的报道。在他们各自海军的新型 水面舰船，如瑞典的维斯比级护卫舰、美国的LPD-17圣安东尼奥级两栖船坞运输舰 已经开始服役，在维斯比级舰上传感器被封闭在频率选择表面下，而LPD-17已经用 频率选择表面制成了全封闭式的隐身桅杆，这项技术更早是在美海军雷弗德号驱逐 舰上进行试验，取得了良好的效果，频率选择表面的应用已经成为未来舰艇观通设 备隐身的一种趋势。相比之下，国内起步较晚，但工程应用的需要使其迅速成为一 个研究热点，发展很快。但是，我国在频率选择表面的实际应用方面与西方发达国 家仍存有较大差距。其实，在工程中，频率选择表面
5、的应用十分广泛，范围涉及电磁领域的许多方 面：1. 在红外、远红外波段的应用，如波数分光仪、耦合器等。2. 在毫米波及亚毫米波波段的应用，如滤波器、相移器、检测仪等。3. 在微波波段的应用，如双工器、金属雷达罩、多频天线的副反射器等。1.2目的及意义“隐身”技术是举世瞩目的重大军事技术，隐身技术对抗对武器系统的发展和 未来将产生深远的影响。隐身技术的目的是极力降低飞机、舰船的雷达特性、光学 特性、声学特性及目视特性。随着各种侦察手段与探测技术的完善和发展，现代海战中作战舰船的安全受到 了极大的威胁，如何有效地躲避敌方地探测与追踪，已经成为了提高舰船生命力地 首要问题。目前，对舰船进行雷达波隐身
6、设计时的一项重要工作是对雷达等观通设 备采取措施，这些观通设备的特点在于必须发出或接收电磁波，从而会使通常采用的 外形和吸波材料难于实现隐身目的，为此需采取一些特殊手段，频率选择表面就 是一种很好的选择。由此可见，对雷达天线等散射较强的部位采用频率选择表面以后，可以大大地 降低舰船电磁信号，从而可增强水面舰艇的隐蔽性和生存能力。2基本内容和技术方案元尺寸、间距值为了分析频率选择表面的单元结构对于频率选择表面滤波器的影响，以十字型结 构单元来说十字单元可以看成是由两个矩形缝隙垂直交叉放置而组成的，而由于缝隙 单元的长度（L）一般远大于宽度（W），其谐振频率也就主要由L决定。二几二 卞2 2仏辰巳
7、牛其中e为有效介电常数。根据上两式可知，改变十字型结构单元的长度可以改变其谐振频率。3进度安排第1-3周：参阅与毕业设计选题相关的文献并撰写开题报告；第4-6周：认真学习与论文题目相关的知识，熟悉Matlab编程环境；第7-9周：结合前期学习，初步验证对细胞的分析以及识别的相关算法，并做好 相关记录；第10-12周：针对本论文具体要求进行算法的研究；第13-15周：整理数据资料，按照规范完成论文的撰写，准备论文答辩4指导教师意见指导教师签名：年 月 日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何
8、其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。本学位论文属于 1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”作者签名： 年月日导师签名： 年月日目录摘 要 IAbstract II1 绪论 11.1 目的及
9、意义 11.2 国内外现状 11.3 本文的研究内容 32 数字滤波器的相关基础 42.1 数字滤波器的描述 42.2 数字滤波器的基本结构 42.2.1 IIR滤波器的基本结构42.2.2 FIR滤波器的基本结构62.3 数字滤波器的设计原理72.4 滤波器的性能指标82.5 IIR数字滤波器的设计方法82.6 FIR数字滤波器的设计方法102.7 IIR滤波器与FIR滤波器的分析比较122.8 本章小节133 开发工具和 MATLAB 编程环境 143.1 MATLAB 概述143.2 MATLAB 编程环境143.2.1 MATLAB FDATOOL 工具箱 143.2.2 MATLAB
10、 SIMULINK 工具箱154基于MATLAB的频率选择性滤波器的实现174.1 设计思想174.2 滤波器的设计174.2.1 巴特沃兹低通滤波器174.2.2 FDATOOL 设计滤波器 234.2.3 simulink 仿真244.3 应用实例255 总结与展望 29参考文献 30致 谢 31摘要FSS （Frequency Selective Surface频率选择表面），是一种大量无源谐振单元在 介质层上按二维周期性排列构成的单层或多层准平面结构。它对电磁波和光波具 有一定的频率选择特性，是一种周期结构。频率选择表面本身不吸收射频能量， 却能起到频率滤波的作用。FSS对电磁波的散射
11、特性随着频率而变化，它对某些 频带内的入射电磁波几乎全透明，而对其频带外的入射波则呈现接近全反射的特 性。其频率特性主要取决于谐振单元的形式、周期性分布的形式以及周围的介质。本文主要是研究其对频率的选择滤波性，使用MATLAB软件来设计一个数字滤 波器，然后通过改变此滤波器的参数来实现其频率的选择性的滤除。为此设计了 频率选择性滤波器，在本文中主要设计了数字低通频率选择性滤波器，通过人工 修改其参数来实现对频率选择性的滤除。为了简化滤波器设计的过程，方便调整 滤波器的参数，提出了基于MATLAB平台中滤波器的设计与分析工具箱（FDATOOL ）设计数字滤波器。阐述了数字滤波器的基本原理和滤波器
12、设计的 详细步骤，并用Simulink工具箱进行仿真。结果表明：所设计的滤波器可以很好 的实现对频率选择性的滤除。关键词：频率选择表面；MATLAB ；数字滤波器；FDATOOL ； Simulink工具箱。AbstractFSS(Frequency Selective Surface)is a kind of two-dimensional periodic single or multi-quasi-planar structure formed by a large number of passive resonant units on the dielectric layerThey
13、are periodic structures which have a certain frequency-selective characteristics of electromagnetic waves and light wavesFSS is a frequency filter and meanwhile it doesnt absorb RF(radio frequency)energyThe electromagnetic waves scattering characteristics of the FSS varies with the frequencyIt shows
14、 entirely transparent characteristic within a certain band of electromagnetic waves incident while total reflection characteristic present in other frequency bandsCharacteristics of FSS mainly depends the form of resonant cell、periodic distribution and the surrounding mediumThis paper is a study of
15、the frequency selection filter using MATLAB software to design a digital filter, and then change the filter parameters to achieve the frequency selectivity of the filter out. Frequency selective filters designed for this purpose, in this paper the main design of the digital low-pass frequency selective filter, through artificial modification of its parameters to achieve the frequency selectivity of the filter. In order to simplity the process of filter design and adjust parame
