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腔体滤波器设计报告学生姓名：彭聪学号：201222040413单位：物理电子学院时间:2013年5月28日一、技术指标：频率范围：1710~1880MHz；带内插损：≤0.8dB带外抑制：@960MHZ>80dB@2200MHz>80dB带内波动：≤0.6dB端口阻抗：50ohm二、理论分析微波滤波器被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。
1、微波滤波器分类2、微波滤波器一些理论（1）Q 值与谐振微波滤波器是由谐振回路以某种方式排列再通过耦合结构把这些谐振回路组合在一起构成的。
不同的谐振回路，谐振频率的范围和Q 值差别很大。
因此，不同结构的滤波器适合不同的工作频率和带寛。
LC 滤波器、声表面波/体声波滤波器、螺旋滤波器、梳状滤波器的工作频率比较低。
介质滤波器、波导滤波器工作频率比较高。
谐振回路Q 值高、滤波器工作带寛可以做的比较窄。
（2）滤波器的性能指标a.频率范围21ωω−和带宽bw ：对于带通和带阻滤波器而言，也指衰减加大到某一确定值时的频率范围，如11121dB dB dB BW f f =−称为1dB 通带带宽或1dB 阻带带宽。
带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨率。
b.插入损耗：插入损耗即描述了通带内的功率损耗大小。
其表达式为：22110log10log L inP IL S P =−=−c.回波损耗（Reflection Loss 缩写RL ）：回波损耗是描述滤波器性能的一个敏感参数，同时回波损耗（RL ）、驻波系数（VSWR ）和反射系数（Γ）三个参数是相关的，通常用来表征滤波器反射特性。
回波损耗的公式定义以及三者之间的关系为：22110log10log(10log()1R in P VSWR RL P VSWR −=−=−=−Γ+d.带外抑制（Rejection 缩写RJ ）：在给定的频率下，带外信号的插入损耗大于最小带内信号的插入损耗的数值。
S 波段微带带通滤波器设计与基于Ansoft Designer 3.5的仿真报告微波滤波器作为射频系统中广泛使用的无源器件之一,它的性能好坏将直接影响到整个系统的优劣。
微带线滤波器由于其结构简单,体积小,重量轻等特点,得到了广泛的应用。
随着卫星通信技术的发展，对频段、带宽的要求越来越高，S 波段微带带通滤波器的设计也益发的重要。
本次设计指标要求：中心频率：0f =3GHz ，带宽：400MHz ，插损：2dB ，带外抑制：500MHz衰减40dB ，纹波系数：0.5dB ，实现方法：微带线、耦合微带线设计步骤：考虑的滤波器的参数要求及工程实际，本设计方案采用切比雪夫（Chebyshev ）滤波器，切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯（Butterworth ）滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。
切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。
这种滤波器的特点是可以产生一个较陡的截止响应，在通带内具有等幅纹波。
步骤一、为确定滤波器阶数，将滤波器带通指标还原为低通模型，带通响应下的频率与低通原型归一化频率之间的转化关系如下：（其中1ω和2ω分别表示通带边界，）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--←ωωωωωωωωωωωω0000120'1 上式中， 012ωωω-=∆：通带的相对宽度 0ω：通带中心频率 ω：带通情况下的频率 'ω：低通原型下对应的频率500MHz 衰减40dB ，所以将先将带外500MHz 频率转化为低通原型对应频率。
带外500MHz 对应的两频率点分别为3ω=3.25MHz 、4ω=2.75MHz ，由频率转换公式可得低通原型下对应的归一化频率分别'3ω=1.57MHz'4ω=1.73MHz 纹波系数要求为0.5dB ，查表的在此情况下采用8阶切比雪夫滤波器即可以满足设计要求，即N=8。
步骤二、选定滤波器原型电路和各个元件参数数值低通滤波器原型电路如下：图中各元件参数为：1g =1.745，2g =1.265，3g =2.656，4g =1.359，5g =2.696，6g =1.339，7g =2.509，8g =0.880，g 9=1.984步骤三、由等效原则将低通滤波器原型变换为带通滤波器如下图所示进行变换可完成从低通原型到带通滤波器单元转换。
带通滤波器的A n s o f t优化设计带通滤波器的Ansoft优化设计--------微波固态电路及其CAD课程学习顾伟 20301172一. 滤波器的设计理论滤波器分为低通/带通/高通/带阻四种,现代滤波器理论在三四十年代趋完善，但设计时数字计算繁琐。
四十年代中期后，电子计算机帮助人们完成了大量的常用滤波器特性的计算，并把结果制成通用的设计图表，从而简化了设计过程，使综合法得到普及.在滤波器综合设计法中，通常先综合设计低通原型滤波器，然后再由低通原型滤波器借助频率变换原理，通过网络转换得到所需的高通，带通，带阻滤波器。
这些在相关书籍中有详细分析.二. 滤波器电路优化设计1.目标学习Ansoft Serenade软件优化设计电路的一般过程和操作，优化设计带通滤波器，要求为：通带：46—52MHz带外抑制:频带两端(±f0×15%,f0为中心频率)处带外抑制到-45dB, 频带两端(±f0×30%,f0为中心频率)处及带外抑制到-50dB,通带平坦：小于±0.5dB插损：小于5dB输入输出电阻：502.优化过程2.1 方法一利用Ansoft软件工具内的滤波器设计工具设计，只要按软件要求逐步输入滤波器种类和指标等进行设计优化。
2.2 方法二使用软件的一般的优化方法，即通过建立原理图，仿真和优化。
由于这种方法对于Ansoft serenede的学习比较全面，所以这也是本次设计采用的方法。
并且在设计中根据预先的粗略设计计算，选择合适的滤波器形式和阶数，直接输入完整的5阶滤波器原理图。
并且注意到元件初值对于优化过程和结果的重要影响，对于初值也预先作了一些计算。
整个设计优化过程如下：(一)建立电路原理图1.新建Project启动Serenade Desktop，在Project目录中建立新的工程，取名为filter，选取仿真类型为Harmonic电路仿真。
Ansoft 协同设计方法－复杂波导系统设计2008-06-12 ANSOFT CORPORATION目录前言 (2)一、 Ansoft复杂无源器件仿真解决方案 (2)二、波导滤波器的设计 (4)(一) Iris 波导滤波器设计 (4)1) 在HFSS中进行的基本单元建模和仿真 (4)2) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (10)3) 在Ansoft Designer中求解 (14)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (15)5) 将Ansoft Designer中优化后的IRIS滤波器export到HFSS进行验证 (17)(二) Combline滤波器设计 (19)1) 在HFSS中进行基本单元的建模仿真 (19)在求解设置部分可参考前述IRIS波导滤波器的设置，所不同的是求解频率为0.4GHz (34)2) 在HFSS中进行基本单元的参数化扫描 (41)3) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (42)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (46)5) Ansoft Designer 与 HFSS的仿真结果对比与讨论 (48)前言HFSS精确可靠的三维电磁场仿真彻底改变了传统设计流程， 调试硬件原型的传统设计手段被对三维电磁场仿真模型的设计和优化所取代，大大地缩短了设计周期。
尽管如此，Ansoft仍不懈地致力于优化使用者的仿真设计流程，提高优化效率，从而进一步缩短设计周期。
现今对于滤波器或其他复杂波导器件的理论研究和设计技术已经非常成熟，但设计工作依旧面临很多问题。
电路仿真具有很高的速度，可快速的仿真出滤波器各个部件的集总电参数，但是在电磁场求解工具中设计真实的3D微波元件却需要花费数周的时间。
本文主要阐述了电路仿真器如何与3D场仿真器协同完成设计工作，从而使设计周期从原先的数周缩短为数日。
这种解决方案的核心是“场路结合、协同仿真”，优点是有效的结合了三维电磁场仿真的精度和电路仿真的速度，使微波无源器件的设计流程进入了新的时代。
大功率介质腔滤波器设计周水杉【摘要】Aiming at the problem that cavity filter is prone to power breakdown in low pressure environment, a design method of highQvalue dielectric cavity filterwas presented, which can effectively improve the threshold of low pressure powerdischargeof filter.ATMmode dielectric cavity filter was designed and simulated using CST and Ansoft Designer. The performance of the product was tested by vector network analyzer. The test curve and the simulation curve are in good agreement with each other. This filter can be in low pressure (1.3-101000 Pa) environment through the 20W power signal, and the filter has highQvalue and small volume.%针对腔体滤波器在低气压环境下容易发生功率击穿的难题，提出了一种高Q值介质腔滤波器的设计方法，可以有效地提高滤波器低气压功率放电的阈值，按照此方法，设计了一款TM模介质腔滤波器，使用CST、Ansoft Designer软件进行仿真和优化，使用矢量网络分析仪对制作的产品进行了性能测试，测试曲线和仿真曲线完全吻合，此滤波器能够在低气压（13~101000 Pa）环境中通过20 W的功率信号，且滤波器Q值高，体积小。
Ansoft 协同设计方法－复杂波导系统与滤波器设计ANSOFT CORPORATION目录前言 (2)一、Ansoft复杂无源器件仿真解决方案 (2)二、波导滤波器的设计 (4)(一) Iris 波导滤波器设计 (4)1) 在HFSS中进行的基本单元建模和仿真 (4)2) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (10)3) 在Ansoft Designer中求解 (14)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (15)5) 将Ansoft Designer中优化后的IRIS滤波器export到HFSS进行验证 (17)(二) Combline滤波器设计 (19)1) 在HFSS中进行基本单元的建模仿真 (19)在求解设置部分可参考前述IRIS波导滤波器的设置，所不同的是求解频率为0.4GHz (34)2) 在HFSS中进行基本单元的参数化扫描 (41)3) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (42)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (46)5) Ansoft Designer 与HFSS的仿真结果对比与讨论 (48)前言HFSS精确可靠的三维电磁场仿真彻底改变了传统设计流程，调试硬件原型的传统设计手段被对三维电磁场仿真模型的设计和优化所取代，大大地缩短了设计周期。
尽管如此，Ansoft仍不懈地致力于优化使用者的仿真设计流程，提高优化效率，从而进一步缩短设计周期。
现今对于滤波器或其他复杂波导器件的理论研究和设计技术已经非常成熟，但设计工作依旧面临很多问题。
电路仿真具有很高的速度，可快速的仿真出滤波器各个部件的集总电参数，但是在电磁场求解工具中设计真实的3D微波元件却需要花费数周的时间。
本文主要阐述了电路仿真器如何与3D场仿真器协同完成设计工作，从而使设计周期从原先的数周缩短为数日。
这种解决方案的核心是“场路结合、协同仿真”，优点是有效的结合了三维电磁场仿真的精度和电路仿真的速度，使微波无源器件的设计流程进入了新的时代。
• 126•本文介绍了基于Ansoft 公司的Ansoft Designer 微波仿真软件，在射频电路设计中进行滤波器的设计建模仿真与验证。
选取了两款具有代表性的射频无源低通滤波器，根据频率频段的不同，包括集总参数和分布参数类型的不同元件建模仿真计算优化，并通过试验电路实际测试性能指标，验证仿真结果。
50Ω阻抗匹配微带线宽。
该线宽可通过仿真软件输入滤波器工作的频率范围，板材的介电常数、板材厚度等参数即可计算得出，W=1.1mm 。
建模的原理图模型如图1所示。
2.3 仿真结果将扇形短截线的尺寸参数和连接微带线的线宽和线长参数设基于Ansoft仿真软件实现射频滤波器的设计与应用中电科仪器仪表有限公司 陈 丽图1 2GHz低通滤波器原理图模型图2 2GHz低通滤波器仿真结果图3 2GHz低通滤波器实际测量结果硬件设计人员经常需要设计各种类型的滤波器，用以滤除信号通道中不需要的信号，可以通过常规技术或软件来设计，常规技术设计困难耗时，Ansoft Designer 微波仿真软件可有效快速的实现各种滤波器的建模及参数的仿真计算，提高了设计效率。
1 滤波器的类型模拟滤波器按功能分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
在射频电路中设计滤波器时，频率高于500MHz 的频段，由于寄生电抗，采用集总参数元件电感、电容已不合适，需要使用分布参数元件实现，因此模拟滤波器根据频段以及制作工艺又衍生出微带线滤波器。
2 2GHz低通滤波器的设计应用2.1 设计目标输入输出阻抗为50Ω，带宽为2GHz ，滤波器插入损耗小于3dB ，带内波纹小于3dB ，4GHz 的阻带抑制大于60dB 。
2.2 原理图模型由于频率高于500MHz 的滤波器难于采用分立元件实现，工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，造成损耗并使电路性能恶化，需将集总参数元件变换为分布参数元件，这里采用4阶扇形微带短截线通过微带线级联。
短截线的电长度以及是开路还是短路，决定了是容性还是感性，电长度通过扇形的半径、角度和短截线的宽度等参数来设置。
Ka频段薄膜滤波器设计成彦【摘要】介绍了一种简单有效的Ka频段薄膜微带滤波器设计方法.通过选择恰当的滤波器模型,提取参数和初值,用ADS和Designer两种仿真软件结合进行设计,得到了理想的滤波器响应曲线.通过三轮滤波器投版测试得到工艺补偿准确值,用于修正仿真设计和滤波器实际曲线之间的偏差,最后达到了投片测试结果和仿真设计基本吻合的目的.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)007【总页数】5页(P1164-1168)【关键词】毫米波前端;Ka频段;薄膜滤波器;工艺补偿【作者】成彦【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN85;TN713毫米波具有波束窄、可用频带宽的特点，在保密、抗干扰、大容量、精确指向等方面具有显著优势。
目前，毫米波已广泛应用于雷达、制导、通信、遥感、频谱学及生物效应等领域［1］。
系统通常对毫米波前端的体积重量有较高的要求。
滤波器是收发前端的关键部件，承担着滤除各种谐杂波、镜频等的作用，其性能的优劣对前端影响很大。
波导膜片滤波器具有带内插损小、带外抑制度高、矩形系数好等优点，缺点是体积大，不能集成到电路中。
笔者曾经研制过采用duroid5880软基片制作的微带滤波器，用于替代波导滤波器，由于Ka频段微带滤波器尺寸小，加工精度要求高，软基片加工工艺和线条精度很难满足要求，因此滤波器实测曲线很难达到仿真设计值，通带插损、带内平坦度和带外抑制等均不能满足系统要求。
由于加工精度低，也导致了各批次版图不一致，生产性差。
为了解决加工精度问题，改用具有更高精度的薄膜工艺来研制微带滤波器，本文研究了一种适合薄膜工艺的滤波器设计方法，通过三轮投版测试对仿真设计进行补偿修正，最后达到了实测结果和仿真设计曲线基本吻合的目的，验证了该滤波器设计方法行之有效。
Ka频段滤波器主要考虑其准确的频率定位、低插损和高平坦度、良好的阻带抑制特性，采用平行耦合式结构，基材为陶瓷基片（厚度0.254 mm，介电常数9.9），滤波器尺寸统一为8 mm×2.8 mm，屏蔽腔高度设为2 mm，采用薄膜电路工艺制作。
