微波腔体滤波器的快速设计及仿真
1800MHz同轴谐振微波介质滤波器的结构设计及其仿真
1800M Hz同轴谐振微波介质滤波器的结构设计及其仿真①樊 鹏 周东祥 赵 俊 黄 川(华中科技大学电子科学与技术系 武汉 430074)摘 要研究1800MHz的微波介质滤波器的设计原理和计算方法,同时使用高频结构仿真软件对所设计的滤波器进行了仿真分析。
所要求的滤波器的参数指标为:中心频率f0=1800MHz,插入损耗IL<2.5dB,3dB带宽BW=45MHz,带内波动A p <1.5dB,100MHz处带外抑制A s>25dB。
关键词:介质滤波器 HFSS 仿真中图分类号:TP39119Structure Design and Simulation of a1800M H z Microw ave Dielectric Filter Using Coaxial R esonatorsF an Peng Zhou Dongxiang Zhao Jun H u ang Chu an(Dept.of Electronic Science and Technology,HUST,Wuhan 430074)Abstract:This paper introduces the design principle and calculating method of a1800MHz microwave dielectric filter consist2 ing of coaxial resonator,and uses High Frequency Structure Simulation(HFSS)software to simulate the design.The required pa2 rameters of the microwave band pass dielectric filter:center frequency f0=1800MHz,insertion loss IL>2.5dB,3dB band BW= 45MHz,ripple in the band A p<1.5dB,the attenuation in the stopband A s>25dB.K ey w ord:dielectric filter,HFSS,simulationClass number:TP391.91 引言介质滤波器是由介质谐振器构成的滤波器。
微波腔体滤波器的快速设计及仿真
微波学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥＳ
文章编号：１００５－６１２２（２００６）０４ＪＤ０５３舭
微波腔体滤波器的快速设计及仿真＋
Ｖ０１．２２ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００６
邓贤进１’２ 李家胤２ 张健１
（】．中国工程物理研究院电子工程研究所，绵阳６２１９００；２．电子科技大学，成都６１０Ｑ５４）
万方数据
５６
微波学报
２００６年８月
５ ０００
Ｍｋｒｌ Ｍｋｒ２ Ｍｋｒ３
５ ２５ＧＨｚ
５ ２０５５ＧＨｚ ５ ２９０５ＧＨｚ
－０９９６ｄＢ －Ｏ ６４８ｄＢ －０ ５４７ ｄＢ
ＧＡｌＮ ５ｃｏｌ“ ５０００ ｄＢ
．４５ ００ Ｃｅｎｔｅｒ ５ ２５０００ＧＨｚ １℃ｏＩｄ ３００１５ ｋ
ＢＨ ４ＭＨｚ ＲｕＲｓｏｆｒ
１２．９６ｍｍ
ｓ：２／６＝ｓ二／６＝１．５５，贝ｑ ｓ：：＝ｓ：。＝１．５５×１６＝
２４．８ｍｍ
ｓ：３／６＝１．７０，则５：３＝１．７０×１６＝２７．２ｍｍ
４ ＡＮＳｏＦＴ－ＨＦＳＳ结构仿真
本文采用一种支持结构仿真的软件Ａｎｓｏｆｔ－ＨＦ— Ｓｓ来进行滤波器仿真。Ａｎｓｏｆｔ—ＨＦｓｓ软件是一种功 能强大的三维电磁仿真分析软件，它具有强大的场 分析功能，具有很高的精度。特别是在设计微波电 路方面有很大的用处。
圆杆直径：ｄｏ＝ｄ５＝８．５８ｍｍ，ｄ１＝ｄ４＝６．１２ｍｍ，
ｄ２＝ｄ３＝５．８６ｍｍ
轴线间距：ｓ：１＝．ｓ４５＝１ ２．８６ｍｍ，．ｓ１２＝ｓ３４＝ ２４．５４ｍｍ，ｓ：３＝２６．８０ｍｍ
图４滤波器腔体内设计尺寸
Ｏ ．５ ．１０ ．１５ —２０ ．３５ —３０ ．３５ ．４０ ４５ ．５０ ４
微波滤波器的设计与仿真开题报告
1、ADS软件及其仿真分析方法
先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技有限公司(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。ADS是高频设计的工业领袖。
ADS电子设计自动化功能十分强大，包含时域电路仿真(SPICE-like Simulation)、频域电路仿真(Harmonic Balance、Linear Analysis)、三维电磁仿真(EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)、数字信号处理仿真设计（DSP）；ADS支持射频和系统设计工程师开发所有类型的RF设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。
毕业论文开题报告
微波滤波器的设计与仿真毕业设计论文
目录摘要—————————————————————————————2前言—————————————————————————————2一、微波概论—————————————————————————31.微波————————————————————————————32.微波的特点和应用——————————————————————42.1 微波波长段易于实现定向辐射————————————————42.2 频率高、频带宽、信号容量大————————————————52.3 视距传播能穿透电离层———————————————————52.4 微波的热效应和微波能的应用————————————————6二、滤波器原理———————————————————————61.滤波器的基本概念——————————————————————62. 滤波器设计的两种出发点——————————————————103.滤波器原型————————————————————————11 3.1 最平坦低通原型滤波器———————————————————11 3.2 切比雪夫低通原型滤波器—————————————————123.3 椭圆函数低通原型————————————————————13三、微波传输线———————————————————————141.微波传输线—————————————————————————142.微带线———————————————————————————14 2.1微带传输线的构成——————————————————————142.2微带线的特性阻抗——————————————————————153.微带线的特点与应用—————————————————————18四、直接耦合短截线带通滤波器的设计与仿真———————————191.两种短截线滤波器——————————————————————192.设计步骤——————————————————————————213.仿真运行与优化———————————————————————24五、总结———————————————————————————28六、参考文献—————————————————————————29[摘要]本文对微波理论及微波滤波器作了详细的介绍。
微波腔体滤波器设计PPT课件
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注意到，General Chebyshev函数的特性： 带内为等波纹，带外特性和有限传输零点的个数和位置密切相关。
怎样由带外指标确定滤波器的阶数和有限传输零点的位置？ 什么样的General Chebyshev函数是最优的？
microwavecoupledcavityfiltersdesignmicrowavecoupledcavityfiltersdesign苏涛西安电子科技大学20070914电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义1微波滤波器简介2耦合谐振腔滤波器和耦合矩阵3generalchebyshev函数滤波器设计4交叉耦合滤波器实现电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义介质滤波器双工器电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电感耦合谐振腔滤波器等效电路和其等效滤波网络电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义根据电压环路定理得到其中lij表示i
一种腔体滤波器全腔仿真的方法
Telecom Power Technology设计应用技术一种腔体滤波器全腔仿真的方法孟弼慧，孙雷，刘志军（京信射频技术（广州）有限公司，广东腔体滤波器的应用十分广泛，然而目前的腔体滤波器的仿真设计与实物加工往往存在较大偏差。
该背景下，介绍了一种腔体滤波器仿真方法，采用导纳矩阵提取滤波器的耦合矩阵及谐振频率，通过优化和迭代从而达到腔体滤波器全腔精确仿真的目的。
通过实例分析与样品制作，验证该方法可行，仿真效率耦合矩阵；谐振频率；腔体滤波器A Full Cavity Simulation Method for Cavity FilterMENG Bihui, SUN Lei, LIU Zhijun(Jingxin Radio Frequency Technology (Guangzhou) Co., Ltd., GuangzhouAbstract: During the construction of mobile communication networks, cavity filters are widely used, but theresimulation design and physicalthis context, the article introduces a simulation method for cavity filters, which uses admittance matrix to extract the 2023年7月10日第40卷第13期· 29 ·Telecom Power TechnologyJul. 10, 2023, Vol.40 No.13孟弼慧，等：一种腔体滤波器 全腔仿真的方法（1）多端口导纳矩阵谐振频率提取的方法。
根据滤波器设计理论，对于一个无功率损耗的谐振器，其谐振时实部与虚部为0。
各谐振器的谐振频率计算公式为()(){}n3n,3n ωIm 0y ω =（2）式中：ω表示角频率，ω=2πf ；f 表示谐振频率；ωn 表示第n 个谐振器的角频率；y (3n,3n)(ω)表示第n 个谐振器对应的导纳矩阵中的Y 参数。
微波滤波器的设计制作与调试
16
五、一些物理概念
滤波器（filter）: 定义：是一种用来消除干扰杂讯的器件，对 特定频率的频点或该频点以外的频率进行有 效滤除的电路，从而将输入或输出经过过滤 而得到纯净的直流电。 功能：就是得到一个特定频率或消除一个特 定频率。 分类：滤波器特性可以用其频率响应来描述， 按其特性的不同，可以分为低通滤波器，高 通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器等。
由它可以换算出输入、输出端的电压驻 波比。 查资料得：驻波比（VSWR）回波损耗 （RL）之间的换算公式： RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]。
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仿真要求：通带内反射系数小于 -20 dB （通带3.0－3.1GHz） 分析：由图形观察，在通带3.0－3.1GHz 内，S11小于-20 dB。指标满足要求。理 论上，因为回波损耗小于20dB,电压驻波 比至少小于1.22。 更精确的，在仿真过程中，曲线上会出现 一个倒三角标志，点击拖动此标志，可以 看到曲线上各点的数值。得到各个点得频 率、回波损耗，利用换算公式，得到驻波 比。
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说明：由于原理图仿真和实际情 况会有一定的偏差，在设定优化 参数时，可以适当增加通带宽度。 对于其它的参数，也可以根据优 化的结果进行一定的调整。
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四、微带滤波器的技术指标
1、通带边界频率与通带内衰减、起伏 2、阻带边界频率与阻带衰减 说明：此两项描述衰减特性的，是滤波器 的主要技术指标，决定了滤波器的性能和 种类(高通、低通、带通、带阻等)。
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仿真要求：通带衰减小于2 dB，阻带衰减大 于40 dB(通带3.0－3.1GHz，2.8GHz以下及 3.3GHz以上衰减大于40 dB) 分析：由图形观察，在通带3.0－3.1GHz内， S11小于2dB，阻带2.8GHz以下及3.3GHz以 上衰减大于40 dB。达到指标要求。 说明：（1）（2）结论：已经达到指标要求， 可以进行版图的仿真。
微波滤波器设计与仿真实验报告公版
微波滤波器设计与仿真一、实验原理：二、实验步骤：一、低通滤波器设计与仿真：。
三、实验结果：m1m22.8 2.93.0 3.1 3.2 3.32.7 3.4-60-50-40-30-20-10-700f req, GHzd B (S (1,2))m2freq=dB(S(1,2))=-1.2173.050GHz 2.82.93.03.13.23.32.73.4-60-50-40-30-20-10-700f req, GHzd B (S (2,1))2.82.93.03.13.23.32.73.4-30-25-20-15-10-5-350f req, GHz d B (S (2,2))2.8 2.93.0 3.1 3.2 3.32.73.4-30-25-20-15-10-5-350f req, GHzd B (S (1,1))m1freq=dB(S(1,1))=-20.83.0GHz四、实验思考题：（1）如果仿真中发现微带带通滤波器通带的中心频率偏高50MHz ，则应当增加还是减小耦合线的长度，才能使通带移到正确的频率？ 答：因为耦合线节的长L 约为四分之一波长。
如果测试中发现滤波器通带的中心频率偏高50MHz ，则说明波长变小，则耦合线节的长L 偏小。
所以应该增加耦合线节的长度，使波长变长，从而使频率降低。
（2）在优化仿真中加大S 参数仿真的频率范围，微带带通滤波器的寄生通带将会出现在什么频率上。
答：微带带通滤波器的寄生通带将会出现在12GHZ 附近。
（3）信号通过滤波器时产生的衰减可能来自哪几个方面？答：1、阻抗不匹配造成的反射，可通过匹配削弱2、导体损耗可选择合适的谐导体材料。
3、介质损耗选择损耗角正切小的介质。
五、实验心得：本次实验是设计集总参数微波滤波器和分布参数滤波器，个人觉得集总参数滤波器的设计过程简单，具体功能容易实现，分布参数所调配的参数相对较难，花了比较就久的时间才得了结果。
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注意到，General Chebyshev函数的特性： 带内为等波纹，带外特性和有限传输零点的个数和位置密切相关。
怎样由带外指标确定滤波器的阶数和有限传输零点的位置？ 什么样的General Chebyshev函数是最优的？
可以证明，具有带外等波纹特性的General Chebyshev函数最优，即： • 具有同样阶数和有限传输零点个数的函数，带外等波纹的最优； • i+1个有限传输零点的函数带外特性优于i个有限传输零点的函数特性。
在工程设计中，设有限传输零点的个数是i，考察此时的最优特性：带外 等波纹的情况；如果不能满足指标，则要增加有限传输零点的个数；以此类推， 直到得到逼近函数。
其中 称此矩阵为耦合矩阵
Scaled external quality factor Normalized coupling coefficient
滤波器双口网络，有 S参数，有
由电压环路方程，得到 带入S参数表示式，得到
对于异步调谐情况，有
电容耦合腔体滤波器等效电路
可见，归一化阻抗矩阵Z和归一化导纳矩阵Y相同。 即，无论耦合腔体滤波器是感性耦合，还是容性耦合，亦或是混合 耦合，可以使用统一的公式表示。
然后在考虑如何实现该逼近函数的问题；当然在该过程中，可以预先对结 构等有所参考，对逼近函数的形式有所限定。
（2）优化的方法求解耦合矩阵
首先，根据预先设定的耦合拓扑结构定义耦合矩阵，常用两种方式：
腔体滤波器的仿真、优化及测试
微波腔体滤波器综合设计 滤波器辅助设计软件
Couplefil就是一个专业的简易腔体滤波器辅助设计软件， 可给出耦合系数、有载Q值，单腔中心频率、耦合带宽等。 这些参数值便是我们用于腔体滤波器三维结构仿真的目标值， 以这些值为目标进行三维仿真，便能得到所设计的滤波器的 最终结构尺寸。
FilterSolution也是一款非常优秀的滤波器辅助设计软件。 另外，一些电路EDA软件如Ansoft Designer等也可以完成 滤波器电路综合。
0 1 2 1 0
0
1 0 2 02 d 2 1 2 2 1 1 2 1 0
0
微波腔体滤波器综合设计
基于输入反射群延迟带通滤波器设计
2a g1 1 4ak 1ak (k 2,3 n) gk b g k 1 k 1 1 (n为奇数） g n 1 2 tanh 4 （n为偶数）
L ln coth Ar 17.37 sinh 2n a sin 2k 1 (k 1, 2 n) k 2N 2 2 k bk sin n (k 1, 2 n)
微波腔体滤波器综合设计
基于输入反射群延迟带通滤波器设计
由于滤波器中心频点的反射群延迟可以通过低 通原型、LC带通结构以及耦合系数得到简便显式 表达式，相对而言，其设计与调试过程简便清晰。
微波腔体滤波器综合设计
基于输入反射群延迟带通滤波器设计
d ( w)
1 d ( ) 1
微波腔体滤波器综合设计 滤波器辅助设计软件
微波滤波器的设计制作与调试
新技术的应用
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术优化微波滤波器的设计，提高设计 效率和性能。
数字孪生技术
利用数字孪生技术模拟和预测微波滤波器的性能，降低实验成本和 时间。
智能传感器技术
将智能传感器技术应用于微波滤波器，实现自适应调节和实时监控 。
THANKS
感谢观看
微波滤波器的发展趋势
01
02
03
04
微型化
随着微电子技术的发展，微波 滤波器的体积不断减小，性能
不断提高。
集成化
将多个微波滤波器集成在一个 芯片上，实现多功能和高性能
。
可重构化
通过软件编程实现微波滤波器 的可重构，提高系统的灵活性
和适应性。
智能化
采用人工智能技术对微波滤波 器进行优化设计和自动调试， 提高生产效率和产品质量。
设计实例
设计一个中心频率为10GHz，带宽为1GHz的低通滤波器，要求在通带内插入损 耗小于1dB，阻带抑制大于40dB。
利用Ansoft HFSS软件进行电磁仿真和优化，最终得到满足技术指标的微波滤波 器电路结构。
03
CATALOGUE
微波滤波器的制作
制作材料
高品质微波介质材料
如陶瓷、玻璃等，具有较低 的介质损耗和较高的Q值。
问题2
测试结果与设计值存在较大偏差。解 决方案：重新检查元件值和电路设计 ，确保参数正确。
05
CATALOGUE
微波滤波器设计制作的未来发展
新材料的应用
新型介质材料
采用轻质、高导电、高介电常数的介质材料，降低滤波器的体积 和重量，提高性能。
复合材料
利用复合材料的特性，结合不同材料的优点，提高滤波器的综合性 能。
实验二：微波滤波器的设计与仿真
（3）滤波器两边是特性阻抗为50Ω的微带线。 执行菜单命令【Tools】/【LineCale】/【Start LineCale】->出现微带线计算工具->计算Z0=50Ω微带线宽度W=1.52mm。
（4）双击两边的引出线TL1，TL2，分别将其宽度W，L分别设为1.52mm和2.5mm，其中线长L只是暂时的，制作版图还会修改。
（5）双击每个耦合器设置参数，W,S,L分别设置为相应的变量，单位mm，如图22
图22
所有元件都设置完成，如图23
图23
（8）单击图标 ，在原理图中放置变量VAR控件，双击图标弹出设置窗口，依次添加各参数，如图24所示。
图24
在“Name”栏中输入变量名称->“Variable Value”栏中输入变数的初值->单击【Add】按钮添加变量。
实验二：微波滤波器的设计与仿真
ONE、实验步骤、仿真结果分析及优化
一：利用传统方法设计集总参数滤波器
电感，电容形成的滤波器成为集总参数滤波器，结合ADS设计切比雪夫低通滤波器。
1、低通滤波器设计与仿真
设计LC切比雪夫型低通滤波器，截止频率为75MHz，衰减为3dB,波纹为1dB，频率大于100MHz，衰减大于20dB，Z0=50Ω。
图36
（5）单击“Port”按钮 ->弹出“Port”设置窗口->单击按钮 ，关闭该窗口->在滤波器两边要加端口的地方加上两个端口->将版图放大后可以看到两个端口，如图37所示。
图37
图38
(6)执行菜单命令【Momentum】/【Simulation】/【S-parameter】,弹出仿真设置窗口，在该窗口右侧的“Sweep Type”，选择“Adaptive”，起止频率与原理图仿真相同，采样点数限制取10（因为仿真很慢，所以点数不要取太多），单击按钮 ，将设置输入左侧列表中，单击按钮 ，开始仿真。仿真过程会出现如图38所示。
微波滤波器的设计制作与调试 射频实验
微波滤波器的设计制作与调试（一）实验目的1.、了解微波滤波电路的原理及设计方法。
2、学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
3、掌握微带滤波器的制作及调试方法。
（二）实验内容1、使用ADS软件设计一个微带带通滤波器，并对其参数进行优化、仿真。
2、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
3、对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
（三）微带滤波器的技术指标1、通带边界频率与通带内衰减、起伏2、阻带边界频率与阻带衰减3、通带的输入电压驻波比4、通带内相移与群时延5、寄生通带技术指标说明：1、前两项是描述衰减特性的，是滤波器的主要技术指标，决定了滤波器的性能和种类(高通、低通、带通、带阻等)。
2、输入电压驻波比描述了滤波器的反射损耗的大小。
3、群时延是指网络的相移随频率的变化率，定义为dΥ/df ，群时延为常数时，信号通过网络才不会产生相位失真。
4、寄生通带是由于分布参数传输线的周期性频率特性引起的，它是离设计通带一定距离处又出现的通带，设计时要避免阻带内出现寄生通带。
本实验要设计的滤波器设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。
（四）实验过程1、利用ADS软件创建实验原理图下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振电路。
图一下图为设置微带器件参数后的原理图：图二平行耦合线滤波器的结构是对称的，所以五个耦合线节中，第1、5及2、4节微带线长L、宽W和缝隙S的尺寸是相同的。
其中的W1与W2参数代表该器件左右相邻两侧的微带器件的线宽，它们用来确定器件间的位置关系。
将这些量设置为优化变量，进行优化。
添加优化目标及优化控件后的原理图模型：图三然后开始优化，优化目标达到以后，保存优化后的数据然后进行仿真。
微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试研究
微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试研究微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试研究引言：微波滤波器在微波通信和雷达等系统中起着关键作用，能够实现对无线信号的滤波和调制等功能，对信号的传输质量和系统性能起着重要影响。
然而，由于其工作频率高、特性复杂等原因，传统的设计和调试方法已经无法满足其日益增长的需求。
因此，综合、仿真和计算机辅助调试成为微波滤波器研究的热点，本文将对这一领域的研究进行综合分析和探讨。
一、微波滤波器综合设计微波滤波器的综合设计是指根据滤波器的需求和性能指标，利用电路设计软件进行整个滤波器的设计和优化，最终得到满足工作要求的电路结构。
在综合设计中，需要考虑滤波器的工作频率、带宽、衰减、插入损耗等因素，以及滤波器的形式、结构和材料等。
综合设计的主要工作包括参数选择、电路结构设计、元器件选取和电路优化，通过对这些方面的综合分析和调试，可以得到满足性能要求的滤波器。
二、微波滤波器的仿真和分析微波滤波器的仿真和分析是指利用电磁场仿真软件对滤波器的性能进行预测和分析，确定其滤波特性和频率响应等。
仿真分析可以通过建立滤波器的分析模型，计算和预测滤波器的频率响应、传输特性、回波损耗等参数，进而确定滤波器的工作状态和性能。
这种方法能够有效地评估滤波器的设计方案，提高滤波器的性能，节约调试时间和成本。
三、微波滤波器的计算机辅助调试微波滤波器的计算机辅助调试是指利用计算机软件对滤波器进行在线监测和调试，实时检测其工作状况和性能，并进行相应的调整和优化。
计算机辅助调试可以通过连接滤波器与计算机，获取滤波器的实时输入输出信号，并对信号进行分析和处理，根据分析结果对滤波器的参数进行调整和优化。
这样做可以大大提高滤波器的调试效率和调试精度，减少人工调试的复杂性和不确定性。
结论：微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试是目前微波滤波器研究的热点领域。
通过综合设计、仿真分析和计算机辅助调试，可以提高滤波器的设计和调试效率，优化滤波器的性能和工作状态，进一步提升微波通信和雷达等系统的传输质量和性能。
微波滤波器的设计与仿真开题报告
微波滤波器的设计与仿真开题报告
摘要：本文讨论了微波滤波器设计与仿真。
提出了微波滤波器的设计技术，并结合微波滤波器的设计技术和微波滤波器的仿真技术，通过仿真微波滤波器的实现，解决了复杂的微波滤波器设计难题。
本文将对微波滤波器的设计与仿真的相关技术进行研究分析，在此基础上实现微波滤波器的仿真，利用仿真结果来检验设计的准确性，并采取改进措施。
关键词：微波滤波器；设计；仿真；实现；仿真结果
1.绪论
近年来，微波滤波器的设计具有重要的实际应用，因此，对微波滤波器的设计与仿真引起了越来越多的研究。
微波滤波器是一种能够过滤、抑制或精确限定信号频率范围的电子器件。
它主要分为通带滤波器、带阻滤波器、带通滤波器、低噪声放大器、Bandstop滤波器等。
滤波器的设计关键在于滤波器的频率以及滤波作用。
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第２２卷第４期２００６年８月微波学报ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＭＩＣＲＯＷＡＶＥＳＶ０１．２２Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００６文章编号：１００５－６１２２（２００６）０４ＪＤ０５３舭微波腔体滤波器的快速设计及仿真＋邓贤进１’２李家胤２张健１（】．中国工程物理研究院电子工程研究所，绵阳６２１９００；２．电子科技大学，成都６１０Ｑ５４）摘要：经典的微波腔体滤波器设计往往需要大量的复杂公式计算和繁琐的曲线查找。
快速设计方法正是为了避免这样的过程。
以梳状线带通滤波器为例，通过计算几个典型的归一化杆径和归一化间距，绘制出分别以相对带宽为横坐标，归一化杆径和归一化间距为纵坐标的快速简便的设计曲线。
用ＡＮｓＯＦｒ．ＨＦｓｓ仿真软件对用该方法设计出的微波带通滤波器进行结构仿真，最后得到满意的结构设计尺寸，实验测试结果达到了技术指标要求，验证了该方法的正确性。
关键词：微波腔体滤波器，相对带宽，结构仿真ＦａｓｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｌｌｌａｔｉｏｎｆｏｒＭｉｃｒｏｗａＶｅＣａＶｉｔｙＦｉｌｔｅｒＤＥＮＧＸｉａｎ．ｊｉｎｌ”，ＵＪｊａ－ｙｉｎ９１，ＺＨＡＮＧＪｊ柚２（１．风ｆ．旷Ｅｚｅ以ｒＤｎ如魄ｉ聊ｅ＾ｎｇ，ｃＡＥＰ，批，咿昭６２１９００，ｍｉ加；２．咖如ｅ倦渺旷Ｅｋ￡ｒＤ疵＆如ｎｃｅ口，ｌｄ‰ｌＩｌ加研旷吼ｉＭ，ｃｋ，ｌｇｄｕ６１００５４，吼ｉ№）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＣｌ聃ｓｉｃａｌｍｉｃＩＤｗａｖｅｃａｖｉｔｙｆｉｌｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｓｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｆｏｎｎｕｌａｅａｎｄｎｕｍｅｒ．ｃｕｎ，ｅｓ．Ａｆａｓｔａｎｄｓｉｍｐｌｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｌｌｏｄａｖｏｉｄｔｌｌｅｓｅｐｒｏｃｅｓｓ．ＴａｋｉｎｇｐｅｃｔｉｎａｔｅｂａＩＩｄｐ嬲ｓｆｉｌｔｅｒｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｂｙｃａｌｃｕ—ｌａｔｉｎｇｓｏｍｅｔｙｐｉｃａｌｎｏ珊ａｌｉｚｅｄｄｉａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｐａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｏｆｐｏｌｅｓ，ａｆ缸ｔａｎｄｓｉｍｐｌｅｄｅｓｉｇｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｗｈｉｃｈ，Ｘ—ｃ００ｒｄｉｎａｔｅｉｓｆｏｒｒｅｌ砒ｉｖｅ诵ｄｅｂ蚰ｄ，Ｙ—ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｉｓｆｏｒｎ０咖ａｌｉｚｅｄｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｓｐａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｏｆｐ０１ｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＢｙｍｅａｎｓｏｆＡＮＳＯＦＴ—ＨＦＳＳ８０ｆｔｗａｒｅ，ｓｔｍｃｔｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｌｌｉｓｍｉｃｒｏｗ“ｅｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｔｈｉｓｗａｙｓｂｅｃｈｉｅｖｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，Ａｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｓｔｍｃｔｕｒｅｓｉｚｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｓｐｅｃｉ６ｃａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｉ８ｐｒｏｖｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉ—ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｍｗａｖｅｃａｖｉｔｙ矗ｌｔｅｒ，Ｒｅｌａｔｉｖｅｂａｎｄｗｉｄｔｈ，Ｓｔｍｃｔｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ引言由于现代微波滤波器的结构设计涉及到大量的公式计算和图表，要准确设计出所需的滤波器，需要大量的计算和曲线查找，特别是在设计圆杆型的滤波器时，需要一级一级地推算出滤波器的尺寸，工作量很大。
同时，在设计过程中，杆的电特性是用各杆对地的单位长自电容ｃ。
和相邻两杆的单位长互电容ｃ鼬＋，来表现的，忽略了相邻以外的边缘电容的影响，这样表示并不很准确…。
此外，在查曲线时也存在较大的误差。
所以，从滤波器的设计过程来看，不可能做到完全准确，都有一定的近似。
但这些不会影响滤波器的设计，因为我们可以在调试时通收稿日期：２００５国７—１３；定稿日期：２００５一１１＿０１基金项目：“十五”国防预研课题（４２１０１０９－３）过改变可调螺钉的位置来弥补这些近似。
这正是快速设计方法的依据。
从经典的滤波器计算公式和图表曲线可以看出，滤波器的级数ｎ和相对带宽是影响滤波器各种尺寸大小的重要因素，随着相对带宽的增大，带通滤波器的归一化杆径和归一化间距减小。
滤波器设计好后，可以通过改变集总电容的大小和调整调谐螺钉的位置来改变滤波器的中心频率。
所以滤波器可以在较宽的频率范围滑动，这样就可以把滤波器的频率调整到所需要的中心频率上。
正因为如此，为了避免繁琐的计算和复杂的设计步骤，可以以滤波器的相对带宽为横坐标，归一化杆径和归一化间距为纵坐标绘制出快速简便的微波带通滤波器的设计曲线。
从该曲线可以方便快速地５４微波学报２００６年８月设计出相对带宽不同的滤波器。
本文以圆杆梳状带通滤波器为例，通过该方法设计了一个相对带宽为２％，中心频率为５．２５ＧＨｚ，阶数ｎ＝４，取接地板问的间距６为１６ｍｍ的０．１ｄＢ切比雪夫波纹的带通滤波器。
将所设计出的尺寸作为初值，用ＡＮＳＯＦＴ·ＨＦＳＳ软件对滤波器进行了结构仿真，并做进一步调整，最后设计出了满意的滤波器。
１微波梳状带通滤波器的简要原理以梳状线带通滤波器的设计为例，它是一种能够得到宽阻带的带通结构，谐振器是由一端短路，一端经过一集总电容Ｃ，。
接地的一些平行耦合线所组成，图１为其示意图。
图中线ｌ到ｎ，及与其相关联的集总电容ｃ。
到ｃ。
构成了谐振器，而线０和忍＋１不是谐振器，只是末端阻抗变换段的一部分。
在这种形式滤波器中，谐振器之间的耦合是用谐振线之间的边缘场来得到的。
由于集总电容ｃ，６的存在，谐振线将小于谐振处的Ａ。
／４（其中Ａ。
是频带中心处传输媒质中的波长），谐振器之间的耦合主要是磁耦合效应¨１。
图ｌ梳状线带通滤波器示意图２快速设计曲线的绘制利用滤波器的设计公式求出滤波器所需的归一线电容后，再利用滤波器设计图表（此处略），在指定６（谐振腔的宽度）和￡（谐振器的宽度）后，就可以算出每个谐振线与地的归一单位长自电容和相邻谐振线间的归一单位长互电容。
由于在推导这种耦合圆杆的设计公式时，忽略了相邻以外的边缘电容的影响，因而可用两个沿结构传输的ＴＥＭ正交模来描述，即奇模和偶模。
这两个，Ｉ’ＥＭ模具有不同的特性阻抗，它们与圆杆对地的静电容有关，而静电容又与圆杆的单位长自电容ｃ。
和两圆杆间单位长互电容Ｃ。
有关。
所以，要用圆杆结构来实现滤波器的设计，第一步是要用归一互电容ｃ。
／８＝ｃ“＋ｌ／占在归一互电容Ｃ。
几与归一半间距１／２（ｓ／６）的关系曲线上画出相应的水平线，即常ｃ。
店线。
然后读出各常ｃ。
／ｓ线与一族常ｄ／６线的交点［１／２（ｓ／６），∥６］，把交点用光滑曲线联接起来，得到常Ｃ。
如曲线（本文未给出）。
然后，把滤波器结构分成许多小节，每个小节由归一自电容及其左右两边的归一互电容所组成。
再利用曲线和线性内插法一级一级地求出滤波器的归一直径和间距ｐ·。
另外，从滤波器的计算公式和图表曲线，以及设计中用到的方法（线性内插法）可以发现，归一互电容ｃ。
店与归一半间距ｌ／２（ｓ／６）的关系曲线在归一半间距１／２（ｓ／６）较小的地方变化较快，曲线变化较陡，而在归一半间距１／２（ｓ／６）较大的地方变化较慢，曲线变化平缓。
于是在设计的快速简便的滤波器设计曲线中也应该有这一大的趋势，即归一杆径在相对带宽较小的地方变化较快，曲线变化较陡，而在相对带宽较大的地方变化较慢，曲线变化平缓。
基于此，我们可以设计几个已知点，确定滤波器简便的设计曲线。
这里以设计相对带宽埘＝ｏ．５％，１％，５％，７％和１０％，阶数ｎ＝４的滤波器为例，分别用上面介绍的方法算出它们的归一杆径和归一间距（这里计算过程从略），并列表于表１中。
以相对带宽为横坐标，分别以归一化杆径和归一化间距为纵坐标建立平面坐标系。
把表ｌ中数据所对应的点标于坐标系中，并用光滑的曲线把这些点连接起来，就得到快速简便的滤波器设计曲线。
如图２、图３所示。
表１相对带宽与归一化杆径和归一化间距什点：Ｔ几惮ｈｗ‰矗～工甜甜吖：工赳廿 第２２卷第４期邓贤进等：微波腔体滤波器的快速设计及仿真５５［＼、—～—Ｌ｝ｔ｝ｉ：：：！三釜篷兰：三二：：图２归一化杆径快速设计图图３归一化间距快速设计图３曲线的应用设计一圆杆梳状带通滤波器，其相对带宽为２％，中心频率为５．２５ＧＨｚ，阶数ｎ＝４，取接地板间的间距６为１６ｍｍ，ｔ为３．２ｍｍ的０．１ｄＢ切比雪夫波纹的带通滤波器。
查图２、图３中Ａ。
，Ａ，，Ａ：和玩，曰。
，Ｂ：曲线，得到尺寸数据如下：圆杆直径：ｄｏ／６＝ｄ５／６＝０．５３８，贝０ｄｏ＝以＝０．５３８×１６＝８．６ｌｍｍｄ。
／６＝出／６＝０．３９，贝Ⅱｄ１＝也＝Ｏ．３９×１６＝６．２４ｍｍｄ２／６＝ｄ３／６＝０．３６６，贝９ｄｌ＝以＝０．３６６×１６＝５．８６ｍｍ轴线间距：ｓｊｌ／６＝．ｓ乞／６＝ｏ．８０，则ｓ：１＝ｓ４５＝ｏ．８０×１６＝１２．９６ｍｍｓ：２／６＝ｓ二／６＝１．５５，贝ｑｓ：：＝ｓ：。
＝１．５５×１６＝２４．８ｍｍｓ：３／６＝１．７０，则５：３＝１．７０×１６＝２７．２ｍｍ４ＡＮＳｏＦＴ－ＨＦＳＳ结构仿真本文采用一种支持结构仿真的软件Ａｎｓｏｆｔ－ＨＦ—Ｓｓ来进行滤波器仿真。
Ａｎｓｏｆｔ—ＨＦｓｓ软件是一种功能强大的三维电磁仿真分析软件，它具有强大的场分析功能，具有很高的精度。
特别是在设计微波电路方面有很大的用处。
根据上述尺寸在Ａｎｓｏｆｔ－ＨＦｓＳ中建立滤波器的仿真模型，设置好各种参数，然后进行结构仿真。
根据快速设计曲线查出的尺寸在进行仿真时，有可能出现仿真结果波纹较大，带外抑制不是太好的情况，需要进一步调整。
从经典滤波器的设计来看，圆杆Ｏ、圆杆１和圆杆４、圆杆５间的距离特别影响滤波器波纹的大小。
所以，这里调整＆，与文，的距离，使其从原来的１２．９６逐渐减小。
另外，如果在整个通带内的电压驻波比都非常低，只在频带中心处有一定的峰值，则需调整ｓ：：和ｓ二的大小，直到电压驻波比的峰值在整个通带内接近拉平。
通过多次的仿真，最终得到调整后的滤波器腔体内设计尺寸如图４所示（为了清楚地表示尺寸关系，图中将圆杆Ｏ、圆杆５与其他圆杆画在了同一侧面上）。
仿真结果如图５所示。
圆杆直径：ｄｏ＝ｄ５＝８．５８ｍｍ，ｄ１＝ｄ４＝６．１２ｍｍ，ｄ２＝ｄ３＝５．８６ｍｍ轴线间距：ｓ：１＝．ｓ４５＝１２．８６ｍｍ，．ｓ１２＝ｓ３４＝２４．５４ｍｍ，ｓ：３＝２６．８０ｍｍＯ．５．１０．１５—２０．３５—３０．３５．４０４５．５０４图４滤波器腔体内设计尺寸图５滤波器仿真结果根据上面的尺寸加工出了腔体滤波器产品，经过用Ａｇｉｌｅｎｔ的Ｎ８９７４Ａ测出的实际结果如图６所示，插损和纹波都较小，带宽也较准确，达到了满意的设计效果。
该产品已得到了成功的应用。
５结论从上面的设计方法可以看出，ｃＡＤ工具对滤波器的设计起着非常重要的作用。
由于ＨＦＳＳ软件占用的资源大，仿真运行所花费的时间较长，所以，初值的获得很重要。