微波滤波器设计2

利用优化功能求窗口尺寸
可以看出结果窗口尺寸和K值之间的关系近似为一条带斜度的直线； 将K值对应的即仿真的窗口尺寸。
仿真端口时延
SFLT中有对应的时延值，代表滤波器输入输出端口与外部的匹配； 下图17.38ns的值即为我们需要仿真的值。
HFSS建模仿真时延
以单腔尺寸模型为基础建模 选择菜单HFSS → Solution type → Driven Modal； 设置端口,选中图中红色的面,右键点击 Assign Excitation →Wave Port→弹出 对话框→点击下一步下一步完成； 添加计算条件，选择菜单HFSS → Analysis Setup→ Add Solution Setup,如右图设置
利用优化功能求窗口尺寸
选择HFSS→Optimetrics Analysis →Add parametric →弹出对话框→ 点击Add →弹出对话框（如下图）→窗口尺寸从18-30mm →点击 Add →OK; 设置完毕后点击Analyze开始计算。
利用优化功能求窗口尺寸
查看仿真结果，注意结果是否收敛，选择菜单HFSS → Results→ Create Report →弹出对话框点击OK ; Y轴为耦合系数K,单位为NONE; 点击Sweep栏，选择第二项，如下图，点击Add Trace，出现下页的结果。
TX通带设计
对照图中输入滤波器的频率，带外抑制，插损，Q值等数值 按菜单Command →PlotCur，出现对应的响应波形
单腔仿真
单腔仿真目的
频率 Q值
仿真实例
腔体直径31mm，高度32mm； 谐振柱高度29.5mm，盘直径25mm， 盘下垂4mm，直径9mm高度19mm，直径 12mm谐振柱10.5mm.
常用材料特性
常用材料特性
银
频率（MHz） 趋肤深度（um） 450 3.0377 900 2.1480 1800 1.5189 2100 1.4062
铜
频率（MHz） 趋肤深度（um） 450 3.1153 900 2.2028 1800 1.5577 2100 1.4421
铝ห้องสมุดไป่ตู้
频率（MHz） 趋肤深度（um） 450 3.8488 900 2.7215 1800 1.9244 2100 1.7816
滤波器指标实例
工作环境条件
• 工作环境温度： -40℃～+80℃ 工作环境温度： 40℃ • 相对湿度：≤95％（40°C ±2°C） 相对湿度： 95％（40° ％（40 • 大气压：（70～106）kPa； 大气压：（70～106）kPa； ：（70
存储环境条件
• 环境温度：-40℃～+70℃ 环境温度： 40℃ • 相对湿度：5%～98% 相对湿度：5%～
HFSS建模仿真单腔
根据单腔尺寸建模 选择菜单HFSS → Solution type → Eigenmode 设置边界条件,选中整个BOX1,右 键点击Assign Boundary →Finite Conductivity →Use Material打勾 →点击vacuum →弹出对话框→ 选择silver 添加计算条件，选择菜单HFSS → Analysis Setup→ Add Solution Setup,如右图设置 查看仿真结果，注意结果是否收 敛，选择菜单HFSS → Results→ Solution Date
K=(fe^2-fm^2)/ (fe^2+fm^2)
SFLT得出的耦合系数
菜单I/Ofile→Koupling,弹出TXT文档最尾部为我们需要的K值 下表最右边一列我们仿真是需要的K值
Inverter Parameter 1.087 0.9097 0.6208 0.5702 0.04493 0.4409 -0.295 0.4879 0.6208 0.9097 1.087 Koupling Coefficient 0.03872 0.02981 0.02035 0.01869 0.00147 0.01445 -0.00967 0.01599 0.02035 0.02981 0.03872 Resonator S <---> 1 1 <---> 2 2 <---> 3 3 <---> 4 3 <---> 6 4 <---> 5 4 <---> 6 5 <---> 6 6 <---> 7 7 <---> 8 8 <---> L Recommended_K 0.0457 0.02743 0.0175 0.01588 0.00119 0.01199 -0.00802 0.01359 0.0175 0.02743 0.0457
HFSS建模仿真窗口
在窗口仿真模型中设置 一个Output Variables:K 选择菜单HFSS → Results→ Output Variables →弹出对话 框，如下图设置，在 name栏输入K， Expression输入K值的 计算公式； 设置完成后点击Add →Done →完成
HFSS建模仿真窗口
同轴线特性阻抗计算
Uc 60 b 138 b = Zc = ln = lg Ic εr a εr a
b：同轴腔外导体的内直径； a：同轴腔内导体的外直径； 当b/a=2.3时，Zc=50ohm。
完 谢谢
选择菜单HFSS → Results→ Create Report →弹出对话框点 击OK ; 在新弹出对话框中如右图设置， 选择Group Delay →点击Add Trace →Done
HFSS建模仿真时延
仿真结果如右图所示
进行三维制图
按照上述步骤仿真RX通带的腔数和单腔尺寸、窗口尺寸等 将窗口尺寸在AUTOcad中画出来 交给结构工程师制图，布螺钉等； 螺钉距离一般按照15-30mm之间布置
注意：仿真时的 单腔谐振频率应 该比通带最高频 率高，比如通带 要求935960MHz，则仿 真频率一般到 980MHz左右。
用AutoCAD排腔
前面已得出单腔尺寸及腔数； 根据客户结构要求及端口位置合理安排腔的位置
窗口仿真
窗口仿真目的
耦合系数K值
仿真实例
腔体间距31mm； 谐振柱尺寸单腔仿真时已得出； K值主要与谐振柱之间的间距、窗口 大小两个因素决定.
HFSS建模仿真时延
添加频率扫描，选择菜单HFSS → Analysis Setup→ Add Sweep →弹出对话框点击OK →弹出对 话框→如右图设置扫描频率 注意Sweep Type选择必须为 Fast，否则速度会很慢 设置完毕后点击Analyze开始计 Analyze 算。
HFSS建模仿真时延
滤波器设计
滤波器设计工具
Ansoft HFSS CST SuperFilter Ansoft Designer Auto CAD
设计规格输入
指标
插损 带外抑制 回波损耗
结构
外形尺寸 端口要求
工作环境
工作环境温度 防水防尘要求
滤波器指标实例
性能指标 电性能参数 频率范围 天线端口VSWR Tx端口VSWR Tx带内插损 TX带内波动 Tx端口带外抑制 ≥100dBc@870～915MHz ≥30dBc@980～1GHz 2000W 峰值功率 TX口最大输入功率 200W 平均功率 TX端口接口要求 天线端口接口要求 天线端口VSWR Rx端口VSWR Rx端口的插损 Rx带内波动 Rx端口带外抑制 N-Female N-Female 890MHz ~915MHz 890MHz ~915MHz 890MHz ~915MHz 890MHz ~915MHz ≥ 50dBc@9KHz～869MHz ≥ 95dBc@935MHz～960MHz 1.3 1.3 1.0dB ±0.5dB 935MHz～960MHz 935MHz～960MHz 935MHz～960MHz 935MHz～960MHz 指标要求 1.3 1.3 1.0dB ±0.5dB (全温范围) (全温范围) 备注
根据单腔尺寸建一个两腔的模型 按照上页中的步骤设置Output Variables:K 选择Eigenmode 不需要设置边界条件，软件默认 为良导体 在Analysis添加计算条件 查看仿真结果，注意结果是否收 敛
利用优化功能求窗口尺寸
将需要更改的尺寸设置为变量，本例中设置的变量名为Window;