基于沙漏形人工表面等离激元和交指电容结构的双频滤波器设计

本文提出了一种在共面波导(coplanar waveguide,CPW)上加载沙漏形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)和交指电容结构的双通带滤波器.首先,在共面波导传输线上引入了沙漏形SSPP单元结构和交指电容结构,以获得高分数带宽、低插损的通带特性.然后,通过加载交指电容环路谐振器激发陷波,形成双通带滤波器.仿真结果表明,所提出的双通带滤波器具有良好的上边带抑制和双通带滤波性能.两个通带的相对带宽分别为46.8%(1.49—2.40 GHz)和15.1%(2.98—3.63 GHz),可在4.77—7.48 GHz的范围内实现超过—40 dB的抑制,且可通过改变相应的结构参数独立调控两个通带的上、下截止频率.为深入了解双通带滤波器的工作原理,给出了相应的色散曲线和电场分布、LC等效电路分析.最后,根据优化后参数数值,加工出滤波器原型实物.实验结果与仿真结果吻合良好,由此表明提出的双通带滤波器在微波频率的集成电路应用中具有重要意义.

一种形态学滤波结构元的选择方法

形态学滤波作为一种非线性滤波方法在目标提取、抑制噪声等图像处理领域有着广泛的应用。针对形态学滤波中的一个关键问题—结构元的选择,通过对结构元分解和形态学滤波运算的研究,提出了一种自适应选择结构元尺度的二值形态学滤波方法。通过实验表明该方法可以快速、准确地确定滤波中结构元的尺度,具有较强的去噪性和抗干扰性。

形态滤波器结构元的自适应优化算法

该文提出了一种实现形态滤波器结构元优化设计的自适应算法,自适应过程类似于经典的最小均方(LMS)算法。通过将腐蚀与膨胀运算用隐函数表示,推导出腐蚀与膨胀运算中结构元的优化公式,由此进一步可得到任意组合形态滤波器的自适应优化公式。仿真实验表明该算法改善了形态滤波器的性能,具有设计简便、实用性强的特点。

最优结构元约束层叠滤波器分析与设计

在对信号阈值分解基础上 ,利用结构化方法结合最优估计理论 ,对最优结构元约束层叠滤波器进行建模和分析 ,证明了最优结构元约束层叠滤波器实质是一类由多个极大 /极小滤波单元组成的多级秩排序滤波器 ,并给出基于层叠处理操作和多级秩排序操作的滤波器实现结构 .最后 ,结合图像处理应用实例 ,与其它传统多级秩排序滤波器进行了比较 。

最优全方位结构元约束二维层叠滤波器

在最优层叠滤波器设计中引入全方位结构元，定义了一类全方位结构元约束下的最优二维层叠滤波器。理论分析和图象处理仿真实验表明，该类滤波器既能够充分保留原图象信号微细节信息，又可在无须噪声和输入信号先验统计知识的前提下，实现ＭＡＥ和ＭＳＥ准则下最优。

全方向多角度结构元复合形态滤波器

介绍了一种新的形态运算方法,并在此基础上构造了一类全方向、多角度结构元复合形态滤波器。理论分析和仿真试验表明,这类滤波器与现有的中值滤波器、全方位多结构元形态滤波器等非线性滤波器相比,具有更好的性能,在有效去除噪声的同时,能充分保留原图像的细节信息。

基于全方位结构元层叠滤波的混合滤波器

在利用全方位多结构元形态滤波器的细节保持能力和改进的中心加权中值滤波的强去噪能力的基础上 ,结合最优全方位结构元约束层叠态滤波的思想 ,提出了一种混合滤波器设计方案 .理论分析和图像处理仿真实验表明 ,该滤波方案既能有效地滤除噪声 ,又可充分保留图像的细节。

一种改进的最优全方位结构元约束层叠滤波设计方案

改进的中心加权中值滤波方案较常规中值滤波方案对图像的降噪或噪声衰减能力较强 ,同时对图像的边缘保持较好 ;而最优全方位结构元约束层叠滤波适于消除加性白噪声和脉冲噪声 ,但对图像高频部分的微小细节的保持能力较差 .于是在最优全方位结构元约束层叠滤波设计中引入改进的中心加权中值滤波的主要思想 ,得到了一种新的滤波改进算法 .从理论分析和图像处理仿真实验表明 ,该类滤波器既能有效地滤除噪声 ,又可充分保留原图像的细节信息 .

基于戟形人工表面等离激元的紧凑型宽带外抑制带通滤波器

提出了一种基于戟形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)的具有宽频带外抑制特性的紧凑型宽带带通滤波器.设计的滤波结构是通过在基板底层蚀刻周期性的戟形槽和在顶层加载带有月牙形贴片的微带到槽线过渡结构实现的.与传统的I形SSPPs相比,戟形SSPPs具有更好的慢波特性,基于戟形SSPPs设计的带通滤波器可以实现更紧凑的结构.设计的滤波器通带的上下截止频率可以分别通过调整SSPPs结构和微带到槽线过渡结构来调节.仿真结果表明,宽带带通滤波器中心频率为2.85 GHz,相对带宽为130%,通带内的回波损耗优于–10 dB,在5.6-20.0 GHz之间具有极强的–40 dB带外抑制.设计的宽带带通滤波器结构尺寸紧凑,仅为1.08λ_(g)×0.39λ_(g),其中λ_(g)是中心频率处的波长.为了验证宽带带通滤波器的有效性,采用传统的印刷电路板技术加工了宽带带通滤波器.测量结果与仿真结果吻合较好,验证了设计的可行性.本文所提出的宽带带通滤波器显示了在微波频率下开发SSPPs功能器件和电路的良好前景.

基于CMOS的新型人工表面等离激元滤波器设计

本文基于0.18μm CMOS工艺提出了一种新型微波人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polariton,SSPP)耦合式滤波器结构并进行加工和测量,同时设计了一种太赫兹SSPP四边形滤波器并进行了全波仿真.新型微波SSPP耦合式滤波器通带为11~12.3 GHz(S_(11)<-10 dB,S_(21)>-3.5 dB),结构紧凑,电尺寸仅为0.0184λ_(g)×0.0084λ_(g),远小于其他基于集成电路工艺设计的无源滤波器.通过优化与调整,可以将新型微波SSPP耦合式滤波器的性能进一步优化到要求范围内.太赫兹SSPP四边形滤波器通带为210.8~241.3 GHz(S_(11)<-10 dB,S_(21)>-4.7 dB),带内插入损耗仅为2.7 dB,带外抑制良好.两种SSPP滤波器均采用非接触式电磁耦合的新型能量传递方式,结构设计新颖,并且微波段SSPP耦合式滤波器小型化优势明显,电尺寸仅为0.019λ_(g)×0.009λ_(g),易于芯片集成.本文提出的两种SSPP滤波器经过等比例缩放,可工作在微波、毫米波以及太赫兹频段,为新型片上无源滤波器的研究设计提供参考和借鉴.

全方位多结构元形态滤波器

形态滤波器是在脉冲噪声背景下恢复根信号的一种有效方法。此文定义了一类全方位多结构元，并由此提出了一种新的形态滤波器——全方位多结构元形态滤波器。在标准测试图象噪声环境下，仿真实验结果表明在噪声抑制和细节保持上。

一类多结构元自适应广义形态滤波器

基于广义形态开—闭和闭—开运算，采用多种结构元和自适应加权平均技术，定义了一类新型形态滤波器。这类滤波器不仅可以有效地抑制图象中的噪声，而且较好地保持了图象的几何特征。滤波器计算简单，便于实时并行处理。

四元镜像对称结构光子晶体的光学滤波特性

通过传输矩阵法理论,研究四元镜像对称结构光子晶体(BCD)_7A(DCB)_7的光传输特性,结果表明,光子晶体可实现双通道窄带光学滤波功能,而且两通道的光学滤波特性对各薄膜介质层的物理厚度响应很灵敏,但响应机制不尽相同。对于短波滤波通道,滤波品质因子Q随B、C、D介质层物理厚度d_B、d_C和d_D的增大而下降,其中Q随d_C增大下降速度最快,随d_D增大下降速度次之,随d_B增大下降速度最慢,但滤波品质因子Q随A介质层物理厚度d_A增大而快速提高。对于长波滤波通道,滤波品质因子Q随B、D介质层物理厚度d_B、d_D的增大而快速提高,其中Q随d_D增大提高速度最快,随d_B增大提高速度次之,但滤波品质因子Q随C、A介质层物理厚度d_C、d_A增大而下降。此外,随着各介质层物理厚度的增加,双滤波通道都产生了红移现象,但是滤波通道的透射率保持100%不变。该研究结果可以为设计和制造高品质的光学滤波器件提供参考。

一种基于多结构元的形态滤波器设计

数学形态学可以看作是一种特殊的数字图像处理的方法和理论。数学形态学中的各种变换、运算、概念和算法的目的在于描述图像的基本特征或基本结构，也就是描述图像的各个元或各个部分之间的关系。它的基本思想是基于集合的交、并、移位运算，产生出二值形态学和灰值形态学的基本运算，如腐蚀、膨胀、开、闭、击中击不中及其一些性质。

基于表面等离子激元的凸环结构金属-介质-金属滤波器设计

利用边界耦合的方法构造了金属-介质-金属结构滤波器,该结构由一个凸环谐振腔与一个波导管耦合而成.通过有限元法数值仿真得到了该凸环腔体波导结构的磁场分布图、透射谱线和谐振波长分布,分析了各结构参量对滤波器传输特性的影响.结果表明,所提出的凸环滤波器具有透射峰窄,谱线平滑等特点,且阻带透射率最低可达0.001,通带透射率最高可达0.977.增大结构参量h2和neff时,相应的透射谱会发生明显的红移,增大结构参量L1时,透射谱几乎无变化.对结构参量进行调整和优化,相应的谐振波长可分布在第一通信窗口(850nm)和第三通信窗口(1 550nm)附近,能够很好地运用于光通信中.

二值图象的多结构元数学形态滤波

与单结构元形态滤波相比，多结构元形态滤波能够保护或提取更多的图象几何特征．本文提出了二值图象的多结构元腐蚀、膨胀、开、闭四种多结构元形态滤波器，讨论了四种滤波器的基本性质和滤波性能，并将他们纳入完备网格空间一般形态变换的框架，最后讨论了多结构元形态滤波器的设计．

双结构元形态滤波器

数学形态数学作为一种新的方法 ,已在信号处理中得到了重要应用 .利用双结构单元 ,本文提出了一种新的 CO形态滤波器并讨论了它的性能 .理论分析表明该滤波器与单结构元 CO形态滤波器相比 。

基于全方位结构元形态滤波的改进算法

在全方位形态滤波器基础上进行改进,通过对结构元尺寸与形状的适当选择,将一种新的结构元运用到形态滤波中。理论分析和仿真实验表明,新的结构元既能有效滤除噪声,又可较好保留原图像的细节信息。

基于主元神经网络的非结构化道路跟踪

在概率的框架内,基于主元神经网络,提出了一种新的蒙特卡罗道路跟踪技术,用于自主陆地车辆在非结构化道路上的导航.使用直线道路模型表示道路边缘,并对其状态利用二阶自回归模型进行预测;在HSV彩色空间将颜色信息和局部空间特征相结合,利用主元神经网络提取主成分;根据道路边缘窗的统计特性,利用粒子滤波器进行道路状态的估计.实验结果表明,该方法能够鲁棒地进行非结构化道路跟踪.

基于表面等离子激元的口径耦合多功能非对称半圆腔滤波器设计

采用口径耦合的方法构造了一种金属-介质-金属非对称结构滤波器,由两个半圆腔通过两个矩形口径与波导管相连形成.运用有限元法仿真计算获得了该结构的磁场、透射谱、带宽及边沿陡峭度分布曲线.研究结果表明,通过调节结构参数,滤波器的透射曲线出现明显的红移或蓝移现象,且曲线分布平滑,其通带透射比高达0.95,阻带则具有平坦特性且透射比低至0.001,通带、阻带均具有较宽的带宽.对滤波器进行结构参数优化,可以实现类似矩形滤波器的特性,在光通信波段的三个通信窗口能够实现通道选择的滤波功能.该滤波器在微纳光学器件集成尤其是光通信系统中有良好的应用前景.