微波滤波器仿真

1、滤波器设计滤波器设计工具滤波器设计工具Ansoft HFSSAnsoft HFSSCSTCSTSuperFilterSuperFilterAnsoft DesignerAnsoft DesignerAuto CADAuto CAD设计规格输入设计规格输入指标u插损u带外抑制u回波损耗结构u外形尺寸u端口要求工作环境u工作环境温度u防水防尘要求滤波器指标实例电性能参数性能指标备注频率范围指标要求天线端口VSWR935MHz960MHz1.3Tx端口VSWR935MHz960MHz1.3Tx带内插损935MHz960MHz1.0dB(全温范围)TX带内波动935MHz960MHz0.5dB(全温范

2、围)Tx端口带外抑制100dBc870915MHz30dBc9801GHzTX口最大输入功率峰值功率2000W平均功率200WTX端口接口要求N-Female天线端口接口要求N-Female天线端口VSWR890MHz 915MHz1.3Rx端口VSWR890MHz 915MHz1.3Rx端口的插损890MHz 915MHz1.0dBRx带内波动890MHz 915MHz0.5dBRx端口带外抑制 50dBc9KHz869MHz 95dBc935MHz960MHz滤波器指标实例工作环境条件工作环境条件 工作环境温度：工作环境温度： -40-40+80+80 相对湿度：相对湿度： 9595（40

3、40 C C 2 2 C C） 大气压：（大气压：（7070106106）kPakPa；存储环境条件存储环境条件 环境温度：环境温度：-40-40+70+70 相对湿度：相对湿度：5%5%98%98%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u频率uQ值仿真实例u腔体直径31mm，高度32mm；u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.HFSS建模仿真单腔 根据单腔尺寸建模 选择菜单HFSS Solution type Eige

4、nmode 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 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935-960MHz，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

5、安排腔的位置窗口仿真窗口仿真目的u耦合系数K值仿真实例u腔体间距31mm；u谐振柱尺寸单腔仿真时已得出；uK值主要与谐振柱之间的间距、窗口大小两个因素决定.K=(fe2-fm2)/ (fe2+fm2)SFLT得出的耦合系数Inverter ParameterKoupling CoefficientResonatorRecommended_K1.0870.03872S 10.04570.90970.029811 20.027430.62080.020352 30.01750.57020.018693 40.015880.044930.001473 60.001190.44090.014454 5

6、0.01199-0.295-0.009674 6-0.008020.48790.015995 60.013590.62080.020356 70.01750.90970.029817 80.027431.0870.038728 L0.0457菜单I/OfileKoupling,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

7、Add Done 完成HFSS建模仿真窗口 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; 利用优化功能求窗口尺寸 选择HFSSOptimetrics 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

8、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。 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；

9、 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开始计算。HFSS建模仿真时延 选择菜单HFSS Results Create Report 弹出对话框点击OK ; 在新

10、弹出对话框中如右图设置，选择Group Delay 点击Add Trace DoneHFSS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之间布置常用材料特性常用材料特性银频率（MHz）45090018002100趋肤深度（um）3.03772.14801.51891.4062频率（MHz）45090018002100趋肤深度（um）3.11532.20281.55771.4421频率（MHz）45090018002100趋肤深度（um）3.8

11、4882.7215 1.9244 1.7816铜铝同轴线特性阻抗计算 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。abrabrIcUcZclg138ln60完谢谢补充 1.用螺钉调频,只能往低调,所以防真是频率要调高一些,一般调高10MHz-20MHz. 2.腔数越多,抑制越好,插入损耗越大,一般来说腔与腔之间只能相切,不能相交.腔与腔之间距离最好相等 Q值=防真值X0.80.85 HFSS防真的值 放在Supen filteu 进行计算时要打折,这时会计算新的插损值,以效验修正前面的设计.同轴线特性阻抗计算 Zc=138lg a/b 一般当b4