基于HFSS带通滤波器设计文献综述

基于阶梯阻抗谐振器的宽带带通滤波器设计刘凯正【摘要】利用在空间位置上对称的两个三阶阶梯阻抗谐振器设计了一款宽带带通滤波器.两个阶梯阻抗谐振器由两段相同的传输线分别加载终端短路枝节及开路枝节构成.通过合理的参数调节及适当的耦合,使谐振器的双模特性(谐振器)变为三模特性(滤波器).仿真结果显示,该滤波器带内最小插入损耗约为-0.41dB,最大回波损耗约为-13.66dB,-3dB相对带宽达到73.73%,具有一定的带宽特性.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】2页(P154-155)【关键词】宽带滤波器;三阶阶梯阻抗谐振器;传输零点;枝节加载【作者】刘凯正【作者单位】贵州师范大学机械与电气工程学院【正文语种】中文0 引言由于宽带滤波器的带宽优势，令其在通信领域备受瞩目[1]，同时引起了相关专家学者对宽带滤波器的进一步研究，提出了多种设计方法[2-6]。

程巍[2]等利用半波长槽线结构设计的宽带滤波器，相对带宽达到100%，具有明显的带宽优势，但通带两侧并未产生传输零点，从而限制了滤波器的频选特性及阻带抑制力。

赵兰、刘伟[3]利用高低通滤波器级联法设计了一款具有陡峭边带特性的宽带滤波器，但级联法不利于滤波器的小型化。

宛新文[4]等利用缺陷地结构（DGS）设计的宽带滤波器，实测与仿真结果吻合较好，但其相对带宽只有7%，且模型结构复杂。

钱颖[5]等利用三线耦合线结构设计了一款具有三个传输零点的宽带滤波器，在带宽、频选、通带边缘陡峭度及带外杂散抑制等方面均具有较好的性能。

本文基于三阶阶梯阻抗谐振器（SIR）结构设计了一款宽带带通滤波器。

利用加载终端短路枝节、开路枝节的两个谐振器的相互作用，使谐振模式发生变化（双模变为三模），利于滤波器的宽带特性及灵活调节性。

通过谐振器之间、输入/输出馈线与谐振器之间的缝隙耦合，令通带两侧产生了两个传输零点，有效提升了滤波器的频选特性。

1 阶梯阻抗谐振器分析图1 三阶阶梯阻抗谐振器基本结构图1所示为三阶阶梯阻抗谐振器基本结构，由a,b,c三段传输线连接而成（另一谐振器终端开路，即c段传输线无接地过孔，其他结构均相同，故只用图1说明）。

基于HFSS的微带滤波器设计与应用随着通信技术的不断发展，无线通信系统变得越来越普遍。

为了保证通信质量，必须对无线信号进行有效的过滤，因此滤波器成为了无线通信中最关键的组成部分之一。

基于微带技术的滤波器在无线通信中应用广泛，由于其体积小、重量轻、成本低、工艺简单的特点，在现代无线通信系统中依然扮演着不可替代的角色。

本文将基于HFSS软件，介绍微带滤波器的设计原理、设计流程、实现方法及其在无线通信中的应用。

一、微带滤波器的基本原理微带滤波器（Microstrip Filter）是一种基于微带线和附加衬底的元器件。

它通过在一条微带线（或几个相互交错的微带线）上挂载电容、电感和电阻等元件来实现滤波功能。

微带滤波器的基本结构如图1所示。

图1 微带滤波器基本结构图微带线的特性阻抗通常为50欧米，而微带滤波器需要特定的阻抗、通带和截止频带。

为了实现这些要求，滤波器需要在微带线模型上添加附加的元件来调整频率响应。

元件的安装可以使用多种方法，如串联、并联、交替安装等。

二、基于HFSS的微带滤波器设计流程首先需要明确滤波器的指标要求，包括通带和阻带的带宽、通带和阻带的中心频率、阻带衰减和通带波纹等参数。

这些指标根据具体应用需求而定，对于不同的应用场景可能存在较大差异。

2. 设计微带线结构在得到了所需的指标要求之后，需要根据这些要求设计微带线结构。

常用的方法是采用已有的文献或实验数据资料作为参考模板，进行修改和优化。

设计微带线时需要确定线宽、线距、衬底材料和厚度等参数，以实现所需的过渡阻抗和其他指标。

3. 添加补充元器件为了实现所需的频率响应，需要在微带线模型上添加各种补充元器件。

这些元器件包括电容、电感和电阻等，具体安装方式根据所需指标而定。

4. 模拟仿真使用HFSS软件进行微带滤波器的模拟仿真，得到滤波器的频率响应图和其他重要参数。

常规方法是在仿真软件中建立微带滤波器的三维模型，在模拟中通过修改材料参数、添加元器件、调整参数等方式进行仿真分析。

基于HFSS的微调谐腔体带通滤波器设计发表时间：2016-10-12T14:41:17.417Z 来源：《电力设备》2016年第14期作者：李婷婷[导读] 针对微调谐腔体带通滤波器设计制造中存在的问题，介绍了腔体带通滤波器的总体设计。

（广州海格通信集团股份有限公司）摘要：针对微调谐腔体带通滤波器设计制造中存在的问题，介绍了腔体带通滤波器的总体设计；论述了需要解决的问题，如优化计算、提高仿真精度和简化调谐结构，并对二端口网络等效替换、整体仿真和微调谐关键技术进行了分析。

关键词：腔体带通滤波器；微调谐；免调谐；HFSS传统的微波腔体带通滤波器的设计过程中，参数计算量大，仿真存在误差，调谐过程耗时费力。

随着腔体带通滤波器在微波通信设备中的广泛应用，其设计方法有待改进。

通过设计参数求取方法的改进和对原理图的完善补充以及采用合理的仿真过程，确保了滤波器设计的精确度。

在此基础上，摒弃传统的用调谐螺钉调谐的方式，采用微调谐结构的腔体来实现滤波器的微调谐，配合线切割加工工艺，最终实现腔体带通滤波器的精确微调谐设计，一定的相对带宽条件下，可实现免调谐设计。

一、总体设计微波腔体带通滤波器的设计过程大体分为3步：一是按设计要求求取设计参数；二是进行滤波器模型的仿真；三是进行滤波器的调谐。

求取设计参数一般先根据设计要求选择合适的切比雪夫低通原型滤波器，因为较之最大平坦型滤波器，切比雪夫滤波器有更优异的带外抑制，较之椭圆函数滤波器更易于实现。

进行模型仿真前，还需要得到以下3个参数：一是单端输入最大群时延；二是谐振器间耦合系数；三是谐振腔的谐振频率。

滤波器模型的仿真分为2步：第一步要在HFSS中建立滤波器的三维微调谐模型；第二步就是进行HFSS的模型仿真。

在HFSS中建立滤波器腔体模型后，对其先后进行单谐振器本征模仿真、双谐振器本征模仿真和单端输入最大群时延仿真，分别得到单谐振器谐振频率、相邻谐振器间耦合系数和单端输入最大群时延等参数的仿真值。

用Ansoft HFSS 分析小型化、高带外抑制的微带滤波器赵 平上海航天局八0四研究所电子三室 200082摘要：本文用Ansoft HFSS 分析小型、高带外抑制的PBG 结构的微带滤波器的结构形式和特有的频率响应特性。

关键词： PBG 光子带隙结构 Ansoft HFSS 微带 带通滤波器1. 引言随着“无线时代”的到来，微波工程师关注于电磁波频谱合理、高效、安全的使用、EMI / EMC 问题的解决，小型化、高带外抑制、低成本、宽带滤波器的研究、应用有着重要的意义。

微波滤波器已成为无源微波元件的主角之一，它不仅能完成本身的任务，而且能代替其他一些微波元件的功能，或者可把另外一些微波元件看成微波滤波器结构来进行设计，随着新材料、新技术的引入、应用，滤波器的概念“广义化”。

2. 滤波器设计2.1 滤波器响应函数类型选择图2 1994年 Alumina 构建的光子晶格滤波器特性可用其频率响应来描述，按其特性的不同可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。

图1中是以带通滤波器为例的滤波器响应，图中横坐标是归一化频率f，纵坐标是工作衰减（简称“衰减”）或插入衰LA 。

图 1 中所示三种函数滤波器的传输特性，观察可知不同点在于传输零点的位置： Chebyshev 函数滤波器传输零点在无限远处，Elliptic 函数滤波器传输零点在有限特定频率且阻带呈现等波纹特性，Quasi-Elliptic 函数滤波器将 hebyshev 函数滤波器和 Elliptic函数滤波器的特性“融合”在一起：即保留了无限远处的零点，又有一对传输零点在特定频率。

由此分析，可得出关于滤波器类型选择的依据：为了满足通带的插入损耗带外隔离，应选级数较少的滤波器，相应的级数较少的滤波器的Q 值也低；通带边沿的插入损耗期望等同于通带中心频率的插入损耗，在 Elliptic 函数滤波器、Quasi-Elliptic 函数滤波器中通带边沿的插入损耗受截至频率附近的传输零点影响较大；Chebyshev 函数滤波器和 Elliptic 函数滤波器、Quasi-Elliptic 函数滤波器相比 ，虽然带外隔离较好，但在靠近通带边沿处比选择性差；虽然可以通过增加级数提高选择性，但同时带内插入损耗也增加；Elliptic 函数滤波器在靠近通带边沿有较高的选择性，但是相对于 Quasi-Elliptic 函数滤波器，它的带外隔离较差；Elliptic 函数滤波器应用分布元件较难实现，而 Quasi-Elliptic 函数滤波器却较之容易满足设计要求。

基于HFSS的微波带阻滤波器设计引言：微波带阻滤波器是一种能够阻止特定频段信号传输的电路器件，在无线通信和雷达系统中具有广泛的应用。

本文将基于HFSS软件来设计一种微波带阻滤波器。

设计目标：设计一个具有中心频率为2GHz，带宽为500MHz的微波带阻滤波器，并实现较好的阻带衰减。

设计步骤：1. 确定滤波器类型：根据设计要求，我们选择了以理想带阻类型为参考，具体选择了Cauer型带阻滤波器。

2.选择滤波器结构：根据设计要求，我们选择了巴特沃斯微带滤波器结构，它具有简单的结构和相对较好的性能。

3.确定滤波器的阻带和通带：根据设计要求，我们确定了滤波器的上下阻带频率和通带频率。

4.开始HFSS软件设计：根据以上设计目标和步骤，我们打开HFSS软件，并进行以下设计：a)创建一个适当大小的板材作为基底。

b)选择适当的介质材料，以获得所需的介电常数。

c)绘制微带线结构和抗地面。

d)添加滤波器元件，例如阻抗转换器和耦合缝隙等，以实现所需的滤波特性。

e)对设计进行模拟和优化，以获得最佳性能。

5.导出设计文件：优化完成后，将设计导出为标准格式的文件，以便进行后续的制作和测试。

6.制作和测试：根据导出的设计文件，制作实际的滤波器电路，并使用合适的测试设备进行性能测试。

结论：本文介绍了基于HFSS软件的微波带阻滤波器的设计流程。

通过HFSS 的模拟和优化功能，我们能够快速设计出符合要求的滤波器电路，并能够预测其性能。

通过实际制作和测试，我们可以验证设计结果，并对其进行修正和改进。

微波带阻滤波器的设计是一个复杂的过程，需要对电磁场和滤波器原理有一定的理解和经验。

然而，使用HFSS等仿真软件可以大大简化设计过程，并提高设计效率和准确性。

射频微‎波电路‎综合课‎程设计‎带通滤‎波器实‎验报告‎射频‎微波电‎路综合‎课程设‎计带通‎滤波器‎实验报‎告‎‎‎‎篇一‎：‎‎‎射频电‎路课程‎设计‎摘要‎滤波‎电路的‎综合设‎计是相‎当复杂‎的，需‎要好多‎理论知‎识和数‎学知识‎做铺垫‎，我们‎知道用‎于无线‎的模拟‎电路是‎在吉赫‎兹频段‎，高性‎能计算‎机、工‎作站，‎当然还‎有作为‎这方面‎例子的‎个人计‎算机，‎他们所‎使用电‎路的时‎钟频率‎不断的‎增加。

‎全球定‎位系统‎载波频‎率在1‎22‎ 7‎.60‎m hz‎~15‎7‎5.‎42m‎h z范‎围，而‎此次课‎程设计‎主要向‎大家介‎绍最大‎平滑巴‎特沃兹‎微波电‎路和等‎波纹契‎比学夫‎微波电‎路设计‎方法。

‎当微波‎电路工‎作在射‎频的低‎端频段‎，可以‎使用集‎总参数‎的元件‎进行设‎计，利‎用集总‎参数的‎电感和‎电容，‎按照一‎定的设‎计规则‎选取合‎适的电‎路和元‎件的参‎数，就‎可以实‎现归一‎化低通‎滤波电‎路的设‎计。

然‎后通过‎利用频‎率变换‎就可以‎低通微‎波电路‎、高通‎微波电‎路、带‎通微波‎电路和‎带阻微‎波电路‎的设计‎。

关‎键字：‎‎滤波‎电路‎平滑巴‎特沃兹‎微波电‎路等‎波纹契‎比学夫‎微波电‎路一‎引言‎通过‎对射频‎设计电‎路的学‎习，我‎们知道‎无线通‎信的快‎速发展‎，更紧‎凑的滤‎波器和‎混频器‎电路正‎在被设‎计和使‎用。

通‎常这些‎电路的‎工作频‎率高于‎1Gh‎z。

毫‎无疑问‎这种趋‎势将会‎继续下‎去，因‎此不仅‎要有独‎特性能‎的技术‎装置，‎而且要‎学会对‎高频电‎路中遇‎到的问‎题进行‎分析，‎我们知‎道随着‎频率的‎升高以‎及其相‎应的电‎磁波的‎波长变‎得可与‎分立电‎路元件‎的尺寸‎相比拟‎时，电‎阻、电‎容和电‎感这些‎元件的‎电响应‎就开始‎偏离他‎们的理‎想频率‎特性，‎下面将‎简单的‎向大家‎介绍一‎下本次‎滤波电‎路的设‎计方法‎，以及‎如何对‎其进行‎归一化‎。

第30卷　第2期2007年4月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30　No.2Ap r.2007Design of Coaxial Filter s B a sed On HFSSL IU Pen g 2y u1,2,Z H A N G Yu 2hu 2,S H E N H ai 2gen11.School of El ect ronic Inf or mati on an d Elect ric Engi neerin g ,S hangh ai J i ao Tong Univers it y ,S hang hai 200240,Chi na;2.S hang hai S p acef li ght Ins ti t ute of T T &C and Telecommuniat ion ,S han ghai 200086,Chi naAbstract :Coa xial filt er s is wi dly used in microwave circuit s.we re search how to anal ysi s and desi gn coaxial fil t er s used by a 3D f ull 2wave field sol ver ,HFSS.The 3D f ull -wave fiel d analysi s i ncl ude s t he eff ect s oft uning screw ,interstage coupli ng ape rt ure and inp ut/o utput coaxial exci tat ion.Base o n t hess analysi ses ,we work out a S -ba nd coaxial filt er ai ded by sim ulati ng and opti mizi ng i n H FSS.The result of t he expe ri 2mentat ion matched well wit h t he result of si mul ation ,and f ulfi led technic t arget s.The coaxial fi lte r has bee n used in a spacef li ght project successf ully.The way of com bini ng t he t ra di tional t heor y wit h t he ad 2vanced comp ut er t echnology has great p ractical val ue ,it can save much ti me and co st .K ey w or ds :microwave fil t er s ;coaxial re sonat or ;coupli ng apert ure ;HF SS EEACC :1320基于HFSS 设计同轴腔滤波器刘鹏宇1,2,张玉虎2,沈海根1(1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;2.上海航天测控通信研究所,上海200086)收稿日期622作者简介刘鹏宇(82),男,工作于上海航天测控通信研究所,工程师,主要研究方向为射频与微波电路设计,y _@63;摘　要:同轴腔滤波器在微波电路中有着广泛的应用,在此研究如何利用3D 全波场分析软件HFSS 分析设计同轴腔滤波器.该分析包括谐振腔调谐螺钉、腔间耦合孔及输入输出激励的影响效应.基于上述分析,借助HFSS 仿真优化得到一S 波段滤波器.其实测结果与仿真相符,满足指标要求,并已成功应用于某航天工程中.这种结合传统理论和先进计算机技术的方法可以大大节省研制周期和生产成本,具有非常大的实用价值.关键词:微波滤波器;同轴谐振腔;耦合孔;HFSS 中图分类号:TN 713 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)022******* 传统的微波滤波器设计方法已经非常成熟,但其中一些参数需要反复试验来获得.这势必要增加产品的设计周期,对于当前研制周期紧、产品数量大的要求是一个制约.利用仿真工具进行辅助设计成为目前一种非常有效的解决途径.本文即介绍如何借助H FSS 设计同轴腔滤波器.1　HFSS 简介HFSS 是ANSOF T 公司开发的一个基于物理原型的EDA 设计软件.使用HF SS 建立结构模型进行3D 全波场分析,可以计算.①基本电磁场数值解和开边界问题,近远场辐射问题;②端口特征阻抗和传输常数;③S 参数和相应端口阻抗的归一化S 参数;④结构的本征模或谐振解.依靠其对电磁场精确分析的性能,使用户能够方便快速地建立产品虚拟样机,以便在物理样机制造之前,准确有效地把握产品特性,被广泛应用于射频和微波器件、天线和馈源、高速IC 芯片等产品设计中.H FSS 有本征模解(Eige nmode Solution)和激励解(Dri ven Sol ution )两种求解方式.选择Ei gen 2mode Solution 用于计算某一结构的谐振频率以及:2000417:197pe ng u liu 谐振频率点的场值和腔的空载Q0值.选择Dri ve n Sol ut ion用于计算无源高频结构的S参数和特性端口阻抗、传播常数等.本课题的研究中,将用到本征模解求解单同轴腔特性和腔间耦合系数;激励解求解有载品质因数Q L值和滤波器响应特性.2　同轴腔滤波器工作原理及设计2.1　工作原理同轴腔滤波器主要用于米波、分米波段.传输TEM模,无色散、场结构简单稳定、空载品质因数高[1].其基本结构由谐振腔、腔间耦合、输入输出激励组成,如图1所示即为一个三腔同轴滤波器.输入信号通过闭合圆环耦合到谐振腔中产生谐振,能量在谐振腔之间由耦合孔进行逐级耦合,再经图1　三腔同轴滤波器结构模型(a=3.25mm,b=9mm,l=29mm,l1=l2=14mm)过输出端的闭合圆环耦合输出.各腔均工作在同一谐振频率附近,只有该谐振频率附近的电磁波有效传输,形成一带通滤波器.2.2　集总参数网络设计下面以S波段滤波器设计为例,主要技术指标见表1.表1　滤波器技术指标技术参数工作频率f0插入损耗L A带宽(4f3dB)通带波动L Ar阻带抑制L As(f0±15M Hz)输入输出阻抗Zo指标要求 2.0～2.15GHz≤2dB≥8M Hz≤±0.3dB≥25dB50Ω 利用网络综合法[2],选取切比雪夫函数作为逼近函数,查表或计算[3]确定滤波器阶数n=3,对应的低通原型参数:g0=g4=1,g1=g3=1.0316,g2=1.1474,由此得到腔间耦合系数K ij和外部品质因数Q L.K ij=bwg i g j=0.0036(i=1,j=2;i=2,j=3)(1)Q L=g1bw=266.3(2)2.3　微波结构设计2.3.1　同轴腔为减小体积和便于安装,本滤波器采用内圆外方的1/4λ缩短电容同轴腔结构.依据谐振腔结构尺寸参数选取三个原则[1]:①避免高次模,(a+b)≤λmin/π;②满足功率容量,b/a=1.65时功率容量最大;③损耗要小,b/a=3.6时Q0值最高,损耗最小.b/a一般选择在2.0～3.6之间.在此选取内导体半径a=3.25mm,外导体内半径b=9m m.内导体长度l、调谐螺钉最大调谐距离t的设计既要考虑能够满足所需的调谐范围,同时还要考虑到内导体缩短会降低Q0值[4]的因素,一般选择内导体长度为1/4λ的65%以上,在此选取l=29mm,t=3mm.谐振腔的调谐范围将通过HFSS进行仿真验算.2.3.2　耦合考虑到本滤波器属于窄带滤波器,腔间耦合[5]采用圆孔实现,输入输出耦合采用闭合半圆环实现耦合圆孔、半圆环需要确定的参数是中心位置和半径大小.滤波器带宽基本上由级间耦合决定.设计一个在某个频率范围内可调谐的滤波器时,若要保持固定的带宽,则必须控制带宽对频率的敏感性,即要保持d(Δf)/d f=0.Cohn[6]研究得出,当耦合孔中心离腔短路端距离l1在中心频率电长度36°附近时,耦合带宽最大且随频率变化缓慢.则取l1=14mm.半圆环的几何位置通常与耦合孔保持一致,所以也取l2=14mm.关于耦合孔径的大小,下面通过HFSS仿真腔间耦合系数K ij和外部品质因数Q L获取.3　HFSS仿真分析3.1　单谐振腔仿真根据选定的结构尺寸(a=3.25mm,b=9mm, l=29m m),在H FSS中对单谐振腔建模(图2),不需要加载激励,进行Ei genmode分析,获取在不同间距t的加载电容下对应的谐振频率.仿真结果(图3)得出,当t在0.25～3mm之间调整,对应谐振频率范围在1619～2171MH z之间变化,可以满足要求.图　单谐振腔模型　图3　谐振频率与加载电容关系3　腔间耦合系数K j仿真腔间耦合的电性能用耦合系数K j表示当两134第2期刘鹏宇,张玉虎等:基于HF SS设计同轴腔滤波器.2.2ii.个相邻的谐振腔耦合在一起、并且对源和负载具有非常小的耦合时,K ij与相邻腔谐振频率f1、f2存在如下关系[7]:K12=2(f2-f1)/(f2+f1)(3)因此,对两个相邻谐振腔在不接源和负载(图4)情况下进行Ei genmode分析(mode s=2),得到在不同圆孔半径下对应的谐振频率f1、f2,从而绘制出对应的腔间耦合系数曲线(图5).结果表明耦合孔越大,耦合越强.图4　腔间耦合系数仿真模型图5　耦合圆孔与耦合系数关系3.3　有载品质因数Q L仿真当单个谐振腔耦合源和负载时,有载品质因数Q L与谐振频率f o及3dB带宽Δf3d B存在如下关系[7]:Q L=f o/Δf3dB(4)建立模型对单谐振腔加载源和负载(图6),进图6　有载品质因数　图7　耦合圆环与有载品质仿真模型因数关系行Drive n Termi nal分析,得到在不同耦合圆环半径下对应的有载品质因数Q L曲线(图7).耦合环越大,耦合越强,Q L值越低. 根据公式(1)、(2)中计算结果,对照以上仿真分析图表,即可选取适当的结构参数,在HFSS中完成整个滤波器的建模(图1),经过进一步优化,获取理想的特性曲线,确定最终的结构尺寸:r_apert ure =3.18m m,r_loop=2.6mm.4　实测结果与分析综合上述设计及优化结果,并考虑到为实物调试时留有一定的调整余量,耦合孔和耦合环半径均取的略小一些,确定最终的加工尺寸见表2.表2　同轴腔滤波器结构加工尺寸结构参数a b l t l1l2r_loop r_apert ur e 尺寸/mm3.2592931414 2.53 按照表2结构尺寸机械加工,进行适当的谐振频率和耦合调整,获得了满意的特性曲线(图8),达到技术指标要求(表3).结果表明,插入损耗、带外抑制实测结果比与仿真结果要差一些.这是可以理解的,因为HFSS仿真是在理想边界条件下进行的,而滤波器实物是由三个单谐振腔和输入输出端口组合在一起的,难免会有一些缝隙,还有腔体内部镀银表面不光滑,这些都会引入损耗[8],导致Q0值降低,使得插损、带外抑制指标略有变差.图8　实测(粗线)与仿真(细线)滤波器响应表3　滤波器测试数据技术参数工作频率f0插入损耗L A带宽(Δf3dB)通带波动L Ar阻带抑制L As(f0±15M Hz)驻波比指标要求 2.065GHz 1.75dB8.5M Hz0.15d B33.6dB 1.345　结束语本文利用ANSOF T HF SS仿真软件对同轴腔滤波器中的谐振腔、腔间耦合及输入输出激励进行了优化设计,确定了滤波器实际结构尺寸,测试结果与仿真一致.该方法可以有效并准确地替代传统试验方法,也可以应用在其它的微波滤波器设计中.参考文献:[]　廖承恩,陈达章微波技术基础[M]北京国防工业出版社, []　甘本,吴万春现代微波滤波器的结构与设计[M]北京科学技术出版社,3[3]　Hong Jia2Sheng.Microst rip Filters for RF/Microwave Applications,nc aster C opyright c2001John W ill y&S o ns,Inc.pp.29261. [4]　K urzrok R.M.Des i gn of C omb2Li ne Band2P ass Fi l ters(C orrespon2dence)[J].Trans actions on Microwave Theory and T echniques,J ul.1966,T2MTT214(7):3512353.[5]　姚毅,黄尚锐.调谐滤波器的腔间耦合结构研究[J].微波学报,1994(1):16222.[6]　Kurzrok R M.Des ign of Int ers tate C oupl i ng Apert ures for Narrow2Band T unabl e C oaxial F ilt ers[J].(C orres pondence)IRE T rans.on Mi2 crowave’Theory and T echniques,March,1961,MTT210:1432144. []　R W R,F F D S [M]M G2,I,5[8]　高葆新波导带通滤波器的设计[]国外电子测量技术,()323234电　子　器　件第30卷1..:1979.2..:197.7andall.hea H ilt er esi gn and C o mp ut er im ul at ion .c raw Hil l nc.199..J.2001 1:47.。

带通滤波器的设计报告设计报告：带通滤波器一、引言：二、设计原理：带通滤波器的工作原理是只允许特定频率范围的信号通过滤波器。

其设计的关键在于确定带通滤波器的中心频率和带宽。

常见的带通滤波器包括主动滤波器和被动滤波器，其中主动滤波器采用放大器和运算放大器等主动元件工作，而被动滤波器则主要由电容器和电感器等被动元件组成。

三、设计步骤：1.确定滤波器的中心频率和带宽：根据实际需求，选择需要通过的频率范围，然后计算出滤波器的中心频率和带宽。

2.选择滤波器的类型：根据设计要求，选择适合的滤波器类型，如二阶巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。

3.计算滤波器的参数：根据选择的滤波器类型，计算出所需的电阻、电容和电感等参数数值。

4.组装滤波器电路：根据计算结果，组装相应的电路，包括放大器、电容和电感等元件，构成带通滤波器。

5.进行实验验证：使用信号发生器提供输入信号，通过示波器观察滤波器的输出情况，验证滤波器的设计效果。

四、实现过程中的问题及解决方案：1.参数计算问题：参数计算是滤波器设计中的重要步骤，对滤波器性能有直接影响。

解决方法是通过查阅资料或使用相关软件进行计算，同时根据实际需求进行调整。

2.元件选型问题：选择适合的电容器和电感器等元件也是滤波器设计中的关键步骤。

解决方法是根据设计要求选择合适的元件，考虑其额定参数和价格等因素。

3.实验验证问题：在实验过程中可能会遇到输出信号不稳定、频率失真等问题。

解决方法是检查电路连接是否正确，调整电源参数和放大器增益等，确保滤波器正常工作。

五、总结：通过本次带通滤波器的设计过程，我们深入了解了带通滤波器的原理和设计步骤。

在实践中遇到的问题都得到了解决，并且通过实验验证了滤波器的设计效果。

带通滤波器在电子电路设计中具有广泛的应用，本设计报告对于滤波器设计感兴趣的读者将会提供有用的参考和指导。

在论坛逛了也有些日子了，发现有很多初学者其实是怀着兴奋的心情来论坛，希望可以在这里初窥滤波器的奥秘，希望有朝一日自己也可以成功的设计出一款性能不错的滤波器。

下面介绍的虽然是普通的滤波器设计流程，但其具有很强的代表性，大多数耦合谐振器滤波器都应遵循下面的几个设计步骤，尤其是对于初学者，这可以帮助大家理解最最最最基本的概念。

当然了，对于高手来说，其实可以省略很多中间过程。

声明：本文是基于Jia-Sheng Hong 的‘Microstrip Filters for RF Microwave Applications’中第八章、第九章所介绍内容。

1，首先，我们要对耦合矩阵有个感性的了解。

大家在看论文时，其实可以看到都会给出一个对应的耦合系数矩阵。

用来综合耦合系数的软件很多，大家可以花点时间稍微研究下就可以了。

需要指出的是，曾经有同学问我，为什么我用软件综合出的耦合系数矩阵中的系数都那么大，很多在1左右，好像无法实现啊！原因是：综合出的矩阵是归一化的耦合矩阵，你需要乘以你设计的百分比带宽才能得到你所想要的真实的耦合系数。

例如书中的式子2，拥有了耦合系数矩阵，就需要确定所采用的谐振器类型，整个滤波器的几何结构。

此处采用一个四阶开口环交叉耦合滤波器来做为实例，下面的耦合系数矩阵是我从一篇文章copy过来的，只是作为一个辅助。

（正、负仅仅是一个符号，一般来说，我们将正值视为磁耦合，负视为电耦合，反之亦然）其对应的几何结构如下所示，其中1和4是开口相对，为什么呢，因为微带开路端电场比较强，这么放置1和4才能产生耦合系数矩阵中所需的电耦合。

同样的原理，我们知道2和3之间产生的是磁耦合，至于1和2、3和4为什么这么放，它们之间是混合耦合，建议大家去看书，解释起来麻烦点。

3，那么，谐振器之间的几何尺寸怎么确定呢？再下一步，就是用HFSS来提取两两谐振器之间的耦合系数与几何尺寸的关系了。

只有确定了所有的几何尺寸，才能建立一个滤波器的初始模型。

本科毕业设计（论文）题目基于HFSS的带通滤波器设计学院物理与电子工程学院年级08 专业电子信息工程班级 2 学号*********学生姓名刘建指导教师施阳职称讲师论文提交日期基于HFSS的带通滤波器设计摘要本文介绍了矩形杆交指型带通滤波器的原理和设计方法,根据交指滤波器的设计理论获得矩形杆的自电容和互电容,利用计算机辅助设计工具结合图表得到滤波器的初始尺寸。

给出了一个中心频率为1.5GHz,带宽为1GHz的矩形杆交指滤波器的设计过程,利用HFSS 软件仿真,提高了设计效率和精度,仿真结果和理论结果吻合良好,证明了设计方法的可行性。

关键词：HFSS软件带通滤波器交指型带通滤波器HFSS-based band-pass filter designAbstractThis paper gives the particular description of a theoretical analysis and practical design for rectangular -rod inter -digitalband-pass filter. First, the self - capacitance and mutual capacitance of the inter-digital band-pass filter is obtained in accordingwith the design theory of the inter-digital band-pass filter. Based on computer aided design, the parameters of filter are given. Filterwith pass-band centered at 1.5GHz and bandwidth is 1GHz, has been designed and simulated by HFSS-software, whichgreatly improves the efficiency and accuracy of the design. The simulation result shows good agreement with theoretical result, whichproves the method is valid.Key words:HFSS-software；band-pass filter;Cross-finger-type band-pass filter目录第一章绪论1.1HFSS软件简介HFSS是ANSOFT公司开发的一个基于物理原型的EDA设计软件.使用HFSS建立结构模型进行3D全波场分析,可以计算.①基本电磁场数值解和开边界问题,近远场辐射问题;②端口特征阻抗和传输常数;③S参数和相应端口阻抗的归一化S参数;④结构的本征模或谐振解.依靠其对电磁场精确分析的性能,使用户能够方便快速地建立产品虚拟样机,以便在物理样机制造之前,准确有效地把握产品特性,被广泛应用于射频和微波器件、天线和馈源、高速IC芯片等产品设计中.HFSS有本征模解( Eigenmode Solution)和激励解(Driven Solution)两种求解方式.选择Eigenmode Solution 用于计算某一结构的谐振频率以谐振频率点的场值和腔的空载Q0值.选择Driven Solution用于计算无源高频结构的S参数和特性端口阻抗、传播常数等。

文献综述电子信息工程滤波器的设计摘要本文主要介绍什么是滤波器；巴特沃斯滤波器及其特点；切比雪夫滤波器种类及特点；贝塞尔滤波器特点，优点以及不足。

关键词滤波器；巴特沃斯滤波器；切比雪夫滤波器；贝塞尔滤波器。

一、滤波器概述[1][2]滤波器（filter）是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。

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，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。

滤波器的分类：按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。

高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。

带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。

二、滤波器设计方法目前最常用的滤波器设计方法是巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等几种形式。

1、巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。

巴特沃斯滤波器最明显的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。

这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的巴特沃斯响应（最平坦响应）巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。

该响应非常平坦，非常接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB，最终逼近-20ndB/decade的衰减率，其中n为滤波器的阶数。

巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于维护增益的平坦性来说非常重要巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则慢慢下降为零。

在振幅的对数对角频率的波普图上，从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增加而逐步减少，并趋向负无穷大。

基于HFSS的滤波器设计流程HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种强大的电磁场模拟软件，可用于设计和优化各种微波和射频滤波器。

下面是基于HFSS 的滤波器设计流程，包括滤波器的初步设计、模型的创建和分析、参数优化以及最后的仿真验证。

1.滤波器的初步设计：首先确定所需滤波器的类型和规格，如低通滤波器、带通滤波器或阻带滤波器等。

根据滤波器的频带宽度、中心频率、通带损耗和阻带衰减等要求，初步选择滤波器的结构和拓扑。

2.模型的创建和分析：在HFSS中创建滤波器的几何模型。

可以使用HFSS自带的CAD工具或第三方工具创建模型，并导入到HFSS中。

确保模型的几何形状和尺寸与设计要求相符。

之后，通过HFSS进行射频电磁场模拟分析。

设置合适的频率范围，并给出合适的激励条件。

根据模型的几何形状和材料特性，计算出滤波器的S参数、功率传输和电场分布等。

3.参数优化：根据分析结果，评估滤波器的性能是否满足设计要求。

如果结果不满足要求，需要对设计参数进行优化。

通过调整滤波器的几何形状、模型的材料特性或其他设计参数，再次进行HFSS模拟。

通过反复优化，逐步改善滤波器的性能。

可以使用HFSS自带的优化工具，如参数扫描、自动优化或遗传算法等，来寻找最佳的设计参数组合。

4.仿真验证：在完成参数优化后，对滤波器进行最后的仿真验证。

使用优化后的设计参数，进行HFSS模拟分析。

通过分析结果，检查滤波器是否满足设计要求，并评估其性能。

如果滤波器性能仍然不满足要求，可以进一步优化设计参数，或者重新考虑滤波器的拓扑结构。

5.后处理和导出：在完成仿真验证后，可以进行一些后处理操作，如绘制频率响应曲线、电场分布图或功率传输图等。

这些后处理结果对于滤波器的性能评估和进一步优化非常有帮助。

最后，可以将滤波器的设计参数导出，用于后续的原理图设计和实际制造。

可以导出滤波器的尺寸数据、材料特性和优化参数等。

基于HFSS的微调谐腔体带通滤波器设计曲永志;李德志;马延爽【期刊名称】《无线电通信技术》【年(卷),期】2012(038)003【摘要】For problems in the design process of fine-tuning cavity bandpass filter,first,the overall design of cavity bandpass filter is introduced. Then, some problems to be addressed such as optimizing the calculation, improving the simulation accuracy and simplifying the tuning structure are discussed. And some key technologies are analyzed for example, equivalent replacement of two-port network circuits, overall simulationand fine-tuning structure. At last, simulation and test results of properties are analyzed, proving that the fine-tuning cavity bandpass filter is designed accurately and has a good application prospect.%针对微调谐腔体带通滤波器设计制造中存在的问题,介绍了腔体带通滤波器的总体设计;论述了需要解决的问题,如优化计算、提高仿真精度和简化调谐结构,并对二端口网络等效替换、整体仿真和微调谐关键技术进行了分析;最后阐述了仿真与性能测试结果分析,测试结果分析说明微调谐腔体带通滤波器设计精确且拥有很好的应用前景。

利用HFSS分析Ka波段慢波微带带通滤波器时晶晶【摘要】介绍了一种新型的Ka波段微带带通滤波器.对这种滤波器进行了分析,推导了滤波器产生慢波效应的机理.该滤波器通过加载电容而出现慢波效应,使得在不改变电路性能的情况下,减小了电路尺寸.同时由于电路中加载电容形成的慢波效应而出现了带阻效应,因此对谐波有很好的抑制作用.利用软件HFSS仿真分析并设计了这种新型的加载电容型Ka波段微带带通滤波器.【期刊名称】《合肥师范学院学报》【年(卷),期】2010(028)006【总页数】3页(P31-33)【关键词】HFSS;带通滤波器;慢波效应;Ka波段;加载电容【作者】时晶晶【作者单位】合肥师范学院,物理与电子工程系,安徽,合肥,230061【正文语种】中文【中图分类】TN713+.5随着毫米波技术在无线通讯和雷达系统中应用的不断增多,对电路尺寸小、制作简单的毫米波带通滤波器的需求也日益增加。

由于微带在平面制图和制版上的方便,且易于和别的电路集成,因此尽管微带的损耗大,Q值低,结构不易调整,其某些指标(如通带损耗和阻带衰减)较低于其他形式的滤波器,但微带带通滤波器仍在毫米波频段得到了广泛的应用。

常见的微带带通滤波器结构有平行耦合、端耦合、发夹式、梳状型和交指型等,这些结构都是通过耦合线实现的。

在以上各种结构的滤波器电路中,平行耦合结构由于其纵向长度大约只有端耦合长度的一半,且耦合缝更宽,在综合设计得到所要求的原型滤波器参量时,有比较大的结构灵活度,适应的频带范围也较宽,这些特点使得这种结构的滤波器有着较强的工程应用潜力。

但传统的平行耦合和端耦合结构尺寸太大,发夹式、梳状型和交指型等结构对工艺要求高,因此迫切需要一种新结构[1]。

本文提出了一种新型的微带带通滤波器结构,该滤波器通过加载电容而出现慢波效应,从而在不改变电路性能的情况下,减小了电路的尺寸。

首先我们分析如图1所示的电容负载无耗传输线谐振器电路,CL是负载电容,Zβ、βα和d是无负载线的特性阻抗、传播常数和物理长度。