微波濾波器仿真

1、濾波器設(shè)計(jì)濾波器設(shè)計(jì)工具濾波器設(shè)計(jì)工具Ansoft HFSSAnsoft HFSSCSTCSTSuperFilterSuperFilterAnsoft DesignerAnsoft DesignerAuto CADAuto CAD設(shè)計(jì)規(guī)格輸入設(shè)計(jì)規(guī)格輸入指標(biāo)u插損u帶外抑制u回波損耗結(jié)構(gòu)u外形尺寸u端口要求工作環(huán)境u工作環(huán)境溫度u防水防塵要求濾波器指標(biāo)實(shí)例電性能參數(shù)性能指標(biāo)備注頻率范圍指標(biāo)要求天線端口VSWR935MHz960MHz1.3Tx端口VSWR935MHz960MHz1.3Tx帶內(nèi)插損935MHz960MHz1.0dB(全溫范圍)TX帶內(nèi)波動(dòng)935MHz960MHz0.5dB(全溫范

2、圍)Tx端口帶外抑制100dBc870915MHz30dBc9801GHzTX口最大輸入功率峰值功率2000W平均功率200WTX端口接口要求N-Female天線端口接口要求N-Female天線端口VSWR890MHz 915MHz1.3Rx端口VSWR890MHz 915MHz1.3Rx端口的插損890MHz 915MHz1.0dBRx帶內(nèi)波動(dòng)890MHz 915MHz0.5dBRx端口帶外抑制 50dBc9KHz869MHz 95dBc935MHz960MHz濾波器指標(biāo)實(shí)例工作環(huán)境條件工作環(huán)境條件 工作環(huán)境溫度：工作環(huán)境溫度： -40-40+80+80 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度： 9595（40

3、40 C C 2 2 C C） 大氣壓：（大氣壓：（7070106106）kPakPa；存儲(chǔ)環(huán)境條件存儲(chǔ)環(huán)境條件 環(huán)境溫度：環(huán)境溫度：-40-40+70+70 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度：5%5%98%98%TX通帶設(shè)計(jì)對(duì)照?qǐng)D中輸入濾波器的頻率，帶外抑制，插損，Q值等數(shù)值按菜單Command PlotCur，出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)波形單腔仿真單腔仿真目的u頻率uQ值仿真實(shí)例u腔體直徑31mm，高度32mm；u諧振柱高度29.5mm，盤直徑25mm，盤下垂4mm，直徑9mm高度19mm，直徑12mm諧振柱10.5mm.HFSS建模仿真單腔 根據(jù)單腔尺寸建模 選擇菜單HFSS Solution type Eige

4、nmode 設(shè)置邊界條件,選中整個(gè)BOX1,右鍵點(diǎn)擊Assign Boundary Finite Conductivity Use Material打勾點(diǎn)擊vacuum 彈出對(duì)話框選擇silver 添加計(jì)算條件，選擇菜單HFSS Analysis Setup Add Solution Setup,如右圖設(shè)置 查看仿真結(jié)果，注意結(jié)果是否收斂，選擇菜單HFSS Results Solution Date 注意：仿真時(shí)的單腔諧振頻率應(yīng)該比通帶最高頻率高，比如通帶要求935-960MHz，則仿真頻率一般到980MHz左右。用AutoCAD排腔 前面已得出單腔尺寸及腔數(shù)； 根據(jù)客戶結(jié)構(gòu)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耦合系數(shù)K值仿真實(shí)例u腔體間距31mm；u諧振柱尺寸單腔仿真時(shí)已得出；uK值主要與諧振柱之間的間距、窗口大小兩個(gè)因素決定.K=(fe2-fm2)/ (fe2+fm2)SFLT得出的耦合系數(shù)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菜單I/OfileKoupling,彈出TXT文檔最尾部為我們需要的K值下表最右邊一列我們仿真是需要的K值HFSS建模仿真窗口 在窗口仿真模型中設(shè)置一個(gè)Output Variables:K 選擇菜單HFSS Results Output Variables 彈出對(duì)話框，如下圖設(shè)置，在name欄輸入K，Expression輸入K值的計(jì)算公式； 設(shè)置完成后點(diǎn)擊

7、Add Done 完成HFSS建模仿真窗口 根據(jù)單腔尺寸建一個(gè)兩腔的模型 按照上頁中的步驟設(shè)置Output Variables:K 選擇Eigenmode 不需要設(shè)置邊界條件，軟件默認(rèn)為良導(dǎo)體 在Analysis添加計(jì)算條件 查看仿真結(jié)果，注意結(jié)果是否收斂利用優(yōu)化功能求窗口尺寸 將需要更改的尺寸設(shè)置為變量，本例中設(shè)置的變量名為Window; 利用優(yōu)化功能求窗口尺寸 選擇HFSSOptimetrics Analysis Add parametric 彈出對(duì)話框點(diǎn)擊Add 彈出對(duì)話框（如下圖）窗口尺寸從18-30mm 點(diǎn)擊Add OK; 設(shè)置完畢后點(diǎn)擊Analyze開始計(jì)算。 利用優(yōu)化功能求窗口尺

8、寸 查看仿真結(jié)果，注意結(jié)果是否收斂，選擇菜單HFSS Results Create Report 彈出對(duì)話框點(diǎn)擊OK ; Y軸為耦合系數(shù)K,單位為NONE; 點(diǎn)擊Sweep欄，選擇第二項(xiàng)，如下圖，點(diǎn)擊Add Trace，出現(xiàn)下頁的結(jié)果。 利用優(yōu)化功能求窗口尺寸 可以看出結(jié)果窗口尺寸和K值之間的關(guān)系近似為一條帶斜度的直線； 將K值對(duì)應(yīng)的即仿真的窗口尺寸。 仿真端口時(shí)延 SFLT中有對(duì)應(yīng)的時(shí)延值，代表濾波器輸入輸出端口與外部的匹配； 下圖17.38ns的值即為我們需要仿真的值。 HFSS建模仿真時(shí)延 以單腔尺寸模型為基礎(chǔ)建模 選擇菜單HFSS Solution type Driven Modal；

9、 設(shè)置端口,選中圖中紅色的面,右鍵點(diǎn)擊Assign Excitation Wave Port彈出對(duì)話框點(diǎn)擊下一步下一步完成； 添加計(jì)算條件，選擇菜單HFSS Analysis Setup Add Solution Setup,如右圖設(shè)置HFSS建模仿真時(shí)延 添加頻率掃描，選擇菜單HFSS Analysis Setup Add Sweep 彈出對(duì)話框點(diǎn)擊OK 彈出對(duì)話框如右圖設(shè)置掃描頻率 注意Sweep Type選擇必須為Fast，否則速度會(huì)很慢 設(shè)置完畢后點(diǎn)擊Analyze開始計(jì)算。HFSS建模仿真時(shí)延 選擇菜單HFSS Results Create Report 彈出對(duì)話框點(diǎn)擊OK ; 在新

10、彈出對(duì)話框中如右圖設(shè)置，選擇Group Delay 點(diǎn)擊Add Trace DoneHFSS建模仿真時(shí)延 仿真結(jié)果如右圖所示進(jìn)行三維制圖 按照上述步驟仿真RX通帶的腔數(shù)和單腔尺寸、窗口尺寸等 將窗口尺寸在AUTOcad中畫出來 交給結(jié)構(gòu)工程師制圖，布螺釘?shù)龋?螺釘距離一般按照15-30mm之間布置常用材料特性常用材料特性銀頻率（MHz）45090018002100趨膚深度（um）3.03772.14801.51891.4062頻率（MHz）45090018002100趨膚深度（um）3.11532.20281.55771.4421頻率（MHz）45090018002100趨膚深度（um）3.8

11、4882.7215 1.9244 1.7816銅鋁同軸線特性阻抗計(jì)算 b：同軸腔外導(dǎo)體的內(nèi)直徑； a：同軸腔內(nèi)導(dǎo)體的外直徑； 當(dāng)b/a=2.3時(shí)，Zc=50ohm。abrabrIcUcZclg138ln60完謝謝補(bǔ)充 1.用螺釘調(diào)頻,只能往低調(diào),所以防真是頻率要調(diào)高一些,一般調(diào)高10MHz-20MHz. 2.腔數(shù)越多,抑制越好,插入損耗越大,一般來說腔與腔之間只能相切,不能相交.腔與腔之間距離最好相等 Q值=防真值X0.80.85 HFSS防真的值 放在Supen filteu 進(jìn)行計(jì)算時(shí)要打折,這時(shí)會(huì)計(jì)算新的插損值,以效驗(yàn)修正前面的設(shè)計(jì).同軸線特性阻抗計(jì)算 Zc=138lg a/b 一般當(dāng)b4