Ansoft_HFSS9.0进行腔体滤波器设计ppt课件

1、.1使用Ansoft_HFSS9.0进行腔体滤波器设计.2设计目标1.仿真一个53mm50mm65mm的单腔，使其谐振频率在465MHZ，记录无载Q值。2.用凡谷滤波器设计软件查看插损以及带外抑制，并确定各耦合系数。3.仿真该尺寸腔体的窗口大小，使其耦合系数为0.01左右。4.滤波器的谐波仿真，观察该单腔尺寸滤波器的谐波位置。.3确定单腔尺寸记录Q值.4HFSS 作 图新建一个设计，命名为新建一个设计，命名为“single”.5画腔体画一个长方体谐振腔，把各边长度设画一个长方体谐振腔，把各边长度设置为参数，分别初始化为置为参数，分别初始化为53mm、50mm和和65mm命名该谐振腔为命名该谐振

2、腔为“cavity”.6画谐振杆从谐振腔底部中心画谐振杆，设置参从谐振腔底部中心画谐振杆，设置参数，并初始化谐振杆半径为数，并初始化谐振杆半径为7.5mm。谐振杆高度为谐振杆高度为63mm命名谐振杆为命名谐振杆为“resonator”.7画圆盘从谐振杆的顶部往下画一个圆盘，设从谐振杆的顶部往下画一个圆盘，设置参数，初始化圆盘半径为置参数，初始化圆盘半径为15mm，圆盘厚度为圆盘厚度为-2mm使用使用unite命令合并谐振杆和圆盘命令合并谐振杆和圆盘.8画谐振杆内孔从谐振杆的顶部往下画一个内孔，从谐振杆的顶部往下画一个内孔，设置参数，初始化谐振杆内径为设置参数，初始化谐振杆内径为6.5mm，谐振

3、杆孔深为谐振杆孔深为-50mm使用使用subtract命令把内孔从谐振杆命令把内孔从谐振杆上减去上减去.9画调谐螺杆从腔体的顶部往下画调谐螺杆，设从腔体的顶部往下画调谐螺杆，设置参数，初始化调谐螺杆半径为置参数，初始化调谐螺杆半径为2.5mm，调谐螺杆长度调谐螺杆长度-10mm.10定义材料、边界把把cavity定义为空气，定义为空气，resonator和和screw定义为银，把定义为银，把cavity定义定义为为Finite Conductivity边界边界电导率设置为电导率设置为61000000不定义边界则默认为不定义边界则默认为Perfect E。HFSS-solution type中选

4、择求解中选择求解方式为方式为Eigenmode.11仿真设置右键点击项目窗口中的右键点击项目窗口中的Analysis,选择选择Add solution setup,在弹出在弹出对话框中做如图设置。点击工具栏对话框中做如图设置。点击工具栏上的上的analyz图标开始求解图标开始求解.12查看结果点击工具栏上的点击工具栏上的solution data图标在弹出图标在弹出的对话框中选择的对话框中选择Eigenmode Data，可以可以看到该腔体的主模谐振频率。看到该腔体的主模谐振频率。改变谐振杆尺寸，一直到满足频率要求，改变谐振杆尺寸，一直到满足频率要求，使单腔主模谐振频率为使单腔主模谐振频率为4

5、65MHZ左右。左右。这里把圆盘半径设置为这里把圆盘半径设置为18.5mm，谐振频谐振频率率456.81MHZ，无载无载Q值值3744.9.13确定窗口尺寸.14说 明 使用设计软件得出各腔之间耦合系数。 用HFSS的耦合双腔模型可以求得两个腔的谐振频率。 把谐振频率带入以下公式计算耦合系数K k=2*(f1-f2)/(f1+f2) 或者使用工作站中matlab里计算程序计算耦合系数K值。 在这一部分讲到如何使用HFSS计算窗口大小使其耦合系数为0.01左右。.15画第二个单腔使用使用Edit中的中的copy和和past把第一步中所把第一步中所有的元件复制一份。有的元件复制一份。.16移动第二

6、个单腔位置使用使用MOVE命令把所复制的元件沿命令把所复制的元件沿y轴轴移动移动“腔体腔体_y+窗口厚度窗口厚度”的距离，其的距离，其中中窗口厚度初始化为窗口厚度初始化为4mm。.17画 窗 口画一个长方体，起始坐标定为画一个长方体，起始坐标定为“0，腔体，腔体_y,窗口高度窗口高度”窗口高度初始窗口高度初始值值0mmXsize为为“窗口大小窗口大小”初始化值初始化值20mm，Ysize为为“窗口厚度窗口厚度”Zsize为为“腔体腔体_z-窗口高度窗口高度”。.18合并腔体把窗口命名为把窗口命名为“window”定义材料为空气定义材料为空气使用使用unit命令把前面画的两个单腔和窗口命令把前面

7、画的两个单腔和窗口合并，得到如图的一个耦合腔体。合并，得到如图的一个耦合腔体。.19画耦合螺杆画一个圆柱体，起始坐标为画一个圆柱体，起始坐标为“窗口大小窗口大小/2,腔体厚度腔体厚度/2,腔体腔体_z”Radios为为“耦合螺杆半径耦合螺杆半径”初始值初始值2.5mmHeight为为“耦合螺杆长度耦合螺杆长度”初始值初始值-10mm.20定义材料开始运算把腔体材料定义为空气，其余材料全部为理想导体把腔体材料定义为空气，其余材料全部为理想导体（这时候不需要考虑腔体的无载（这时候不需要考虑腔体的无载Q值），在项目管值），在项目管理窗口中把理窗口中把“setup1”中的中的“Number of”由由

8、1改为改为2边界改为边界改为Perfect E,开始运算。开始运算。.21查看结果计算耦合系数在在solution data中查看结果，把求得的两个频率中查看结果，把求得的两个频率带入耦合系数公式带入耦合系数公式k=2*(f1-f2)/(f1+f2)=0.004487如此，改变窗口大小或者耦合螺杆参数直到如此，改变窗口大小或者耦合螺杆参数直到耦合系数满足要求。这就是窗口大小的确定方法耦合系数满足要求。这就是窗口大小的确定方法.22驱动模腔体确定谐波位置.23说 明 确定谐波的时候如果只用一个腔体则结果与实际情况相差较大，我们常用2个耦合的腔体来确定谐波位置。 因为飞杆的影响，用这种方法得出的结

9、果只能近似的模拟谐波。当飞杆对谐波影响很大时这种方法就不适用了，这种情况较少发生。.24画抽头轨迹线使用使用“Draw Line”命令画抽头轨迹线第一个点坐标命令画抽头轨迹线第一个点坐标：“腔体腔体_x/2,抽头位置，抽头位置，0”抽头位置初始化为抽头位置初始化为10mm；第二个点坐标第二个点坐标“腔体腔体_x/2,抽头位置，抽头高度抽头位置，抽头高度”抽头高度初始化为抽头高度初始化为35mm；第三个点坐标：第三个点坐标：“腔体腔体_x/2，0 ，抽头高度，抽头高度”.25画 抽 头（一）在在xz平面画圆，中心点为平面画圆，中心点为“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“抽头半

10、径抽头半径”初始化值为初始化值为1mm.26画 抽 头（二）同时选定圆和轨迹线，右键点击它们，在弹出菜单同时选定圆和轨迹线，右键点击它们，在弹出菜单中选择中选择Edit-Sweep-Alone Path.27画 端 口（一）画一个圆柱体，中心坐标画一个圆柱体，中心坐标“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“抽头半径抽头半径”长度为长度为“端口长度，初始化为端口长度，初始化为-10mm.28画 端 口（二）画一个圆柱体，中心坐标画一个圆柱体，中心坐标“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“端口半径端口半径”长度为长度为“端口长度端口长度”端口半径初始化为端口半径初

11、始化为2.3mm（保证端口保证端口50ohms）把大圆柱减去小圆柱，剩下部分的定义材料为空气。把大圆柱减去小圆柱，剩下部分的定义材料为空气。.29画 端 口（三）把已经画好的抽头和端口复制一份，使用把已经画好的抽头和端口复制一份，使用“Mirrow”命令，把复制品镜像到另一边，第一个镜像点为命令，把复制品镜像到另一边，第一个镜像点为“0，腔体，腔体_y+窗口厚度，窗口厚度，0”第二镜像点第二镜像点“0，1，0”。.30定 义 端 口把求解模式改为把求解模式改为“Driven Modal”在在“S”下拉菜单中把下拉菜单中把“object”改为改为“face”选中选中port1的端面，右键点击如图选择端口的端面，右键点击如图选择端口用同样的方法定义另外一个端口。用同样的方法定义另外一个端口。.31仿 真 结 束.32分 析 设 置在项目管理窗口中如图添加设置在项目管理窗口中如图添加设置.33扫 描 设 置右键点击右键点击“Setup1”选择选择“Add Sweep”如图输入扫描参数。点击如图输入扫描参数。点击Display。