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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。
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。
利用HFSS 对腔体滤波器的精确设计黎涛 赵霞上海航天测控通信研究所 200086摘要 本文用一个实例介绍了一种设计思路，借助计算机利用Ansoft 公司的HFSS 软件对腔体交指型滤波器进行精确设计，实验表明用这种方法设计的滤波器有通带平坦、插损小、精确度高等特点。
一. 引言在微波带通滤波器的设计中，我们经常采用腔体交指型结构。
它具有插损小、带外抑制度高、结构紧凑、体积小等优点。
对于腔体交指型带通滤波器的设计，现在比较广泛的的思路是：只考虑相邻两耦合杆之间的耦合关系，忽略相邻杆以外的边缘电容的影响，因而采用两个沿结构传输的TEM 正交模来描述，即奇模和偶模。
而实际在这种滤波器结构中所有的谐振杆之间都存在耦合，因此这种方法只是一种简化的近似设计。
采用这种方法设计的产品性能差，表现在带内插损和波纹大，矩形系数不好等，一般无法满足现在通讯的要求，我们还要花大量的精力对滤波器进行调整，以提高其性能。
甚至需要重新加工再生产，这大大增加了产品的研制成本和周期。
因此我们必须对滤波器进行精确的设计，即在工程设计中将所有谐振杆的耦合都考虑进去，而这不是传统的手工计算可以完成的，必须借助计算机软件进行辅助设计。
自上世纪70年代以来，CAD 工具在微波工程领域得到越来越广泛的应用。
经过多年的发展，目前国内外已有多种微波CAD 软件，而以Ansoft 公司的HFSS 效果最佳。
通过该软件我们可以方便的得到各种物理模型，进而对该模型进行电磁场的仿真。
计算结束后我们就可以得到所需的场结构和相关的S 参数，也就知道了该滤波器的电性能情况。
二. 设计下面通过一个S 波段的五级滤波器的设计实例加以说明。
首先我们通过简化的近似计算得到该滤波器的几何数据的初值，由于这类滤波器的粗略设计的方法已经很成熟，因此这里不进行详细介绍，直接给出（详细情况可参看《现代微波滤波器的结构与设计》）。
但这一步也是非常重要的，初值的好坏直接关系到我们利用软件计算优化的快慢。
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。
基于HFSS与ADS结合的微波滤波器设计【摘要】基于HFSS与ADS结合的微波滤波器设计方法是利用HFSS进行滤波器建模，并结合ADS进行曲线仿真，本文给出了具体的设计实例，并给出部分器件的仿真结果、实物和测试结果。
所设计的滤波器具有：结构紧凑、性能优良以及研制周期短等优点，并已经投入实际的工程应用。
【关键词】HFSS；ADS；微波；滤波器抽头式交指线微波滤波器具有较多优良特性：结构紧凑、结实，可靠性好；谐振器间的间隔较大，对加工精度要求不高；一般在没有电容加载情况下，谐振杆的长度近似为λ0/4，第二通带的中心在3ω0上，也有较好的阻带特性；另外，在ω=0和ω=ω0的偶数倍上，具有高次衰减极点，因而阻带衰减和截止率都比较大；既可以作为印刷电路形式，又可以用较粗的杆作成自行支撑，而不用介质。
基于上述，交指型滤波器的谐振器既可用矩形杆，也可用圆杆实现。
下面给出利用矩形杆的微波滤波器的设计实例。
经过多位高工的研讨，本微波实训平台设计的滤波器主要是针对前级的天线而来的，即要实现最后的级联。
所以有必要阐述下前级的天线的具体规格：设计的天线是在2.36GHz附近工作，而我在这里设计的滤波器目的是针对移动通信设计，所要求带宽较窄，令带宽在50MHz左右，符合天线能提供的范围。
滤波器使用的基板参数还是εγ=9.6，H=1.27mm，此时基板上传输线的阻抗50W。
根据实训教学的需要及制作成本等因素，确定如下参数：中心频率f0=2.36GHz；带宽为Δf=50MHz～70MHz（计算按50MHz）；带内插损Lp≤3dB；带内驻波ρ≤2；带外抑制在f0±0.05GHz处Ls≥20dB；体积要求V≤20×30×100（mm3）输入输出方式SMB。
参考上述的指标，采用交指线滤波器设计。
滤波器设计过程中，首先利用等效电路法给出滤波器抽头单元和内部结构的初值，利用HFSS仿真软件对抽头单元进行精确分析，并进行滤波器结构性的建模，然后结合ADS，利用Passive circuit DG-filters模型中的interdigita进行曲线仿真。
HFSS高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真攻略HFSS（High Frequency Structural Simulator）是一款广泛应用于高频电磁场仿真的软件工具，具有高效准确的计算能力，广泛应用于微波通信、天线设计、微带滤波器设计等领域。
在微带带通滤波器设计中，HFSS软件可以帮助工程师快速准确地设计出性能优异的滤波器，提高设计效率和准确性。
本文将介绍HFSS软件在高性能平行耦合微带带通滤波器设计与仿真中的一般步骤和攻略。
一、平行耦合微带带通滤波器原理平行耦合微带带通滤波器是一种结构简单、性能良好的微带滤波器，通常由一组垂直耦合微带谐振器和几个开路微带谐振器组成。
通过合理设计电路结构中的微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数，可以实现所需的滤波特性。
平行耦合微带带通滤波器通常具有较低的插入损耗、较高的带宽和较好的阻带衰减等性能。
二、HFSS平行耦合微带带通滤波器设计步骤1.确定滤波器的工作频率和性能指标，如通带中心频率、通带带宽、阻带衰减等；2.设计滤波器的电路拓扑结构，包括微带谐振器的种类和数量、耦合方式等；3.利用HFSS软件建立滤波器的三维模型，并设置仿真参数，如工作频率、网格精度等；4.通过HFSS软件进行电磁场仿真，分析滤波器的传输特性和谐振器的工作状态，调整设计参数以满足性能指标；5.优化滤波器的结构设计，如微带谐振器的长度、宽度和耦合间隔等参数；6.在HFSS软件中进行频域和时域仿真，验证滤波器的性能指标是否满足设计要求；7.在满足性能指标的前提下，进一步优化滤波器的结构设计，以降低损耗和提高性能；8.导出最终的滤波器设计文件，用于制作和验证实际器件性能。
1.合理选择HFSS软件版本和许可证类型，确保软件功能和性能满足设计需求；2.熟练掌握HFSS软件的操作界面和基本功能，包括建模、设置仿真参数、网格划分、分析结果等；3.在建立滤波器的三维模型时，注意设计精度和模型简化，提高仿真效率和准确性；4.在仿真过程中，结合HFSS软件的参数优化功能，快速有效地调整设计参数，实现滤波器性能的优化；5.结合HFSS软件的频域和时域仿真功能，全面分析滤波器的传输特性和动态响应，确保性能指标的准确性；6.在滤波器设计的不同阶段，及时保存和备份仿真文件和结果，方便后续验证和分析；8.最终，通过HFSS软件的仿真和验证结果，确定滤波器的结构设计方案，并导出制作文件进行实际器件的制作和测试。
第6期2021年3月No.6March，20210 引言伴随着微波通信技术的迅速发展，对微型滤波器的需求越来越大。
传统的滤波结构，如金属棉导线或微裂线，成本高，体积大，不能满足微型滤波器的要求，因此开发了基片集成波导（SIW ）传输结构，其性能好、功耗低、损耗小、成本低、易于加工和集成等[1]。
基片集成波导（SIW ）传输结构空腔由介质基片组成，基片上、下两层金属表面线性排列，形成了基片上、下两层金属化的孔洞。
为降低SIW 衬底的漏失率，导轴通过切削成半个导轴来降低漏失率。
本文提出了一种融合缺陷微裂结构（DMS ）和散射结构的新型紧凑宽带通信滤波器，介绍了高模整流波导腔的工作原理，并分别介绍了单腔和多腔波导腔，分析了不同DMS 单元的引入对滤波器插入损耗、带宽和阻滞性能的影响。
1 理论分析构建高模集成波导腔，首先要确定同一频率范围内硅波导的宽度。
在此基础上，采用水平中心切削法，将SIW 的宽度控制在相应SIW 结构的一半左右。
一输入多输出结构，只传播TE 模式，不传播TM 模式。
在构建该腔体的基本结构时，必须考虑到金属通孔直径D 、两孔间距、W 孔宽度和等值宽度等重要参数。
随着钻距的减小，相邻孔之间的能量泄漏量减小。
SIFF 的当量宽度可按下列比例确定：0.95pd -W =W 2eff（1）SIW 腔体的截止频率可定义为：effr C w 2C =F x H （2）其中，C 是真空和组合区域中的光速；εr 是介质基底的相对容许性。
按公式（1）和公式（2）计算了硅钢腔的结构尺寸和关闭频率，形成高集成度硅钢腔基本结构，提高了其性能。
2 研究背景及意义随着无线通信技术的发展，中长波通信的应用越来越广泛，已成为实现远程、大规模通信的重要手段。
伴随着人类社会无线电通信和信息技术的迅速发展，人们对信息传输的速度和质量要求越来越高，同时也期待着F3型能有更舒适、快速、多样的信息传输方式。
与此同时，由于频谱资源固有的不可再生性，使得频谱资源与无线通信网络不断扩张的矛盾日益突出。
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.。
《耦合带通滤波器的仿真与设计》篇一一、引言在现代电子通信系统中，滤波器作为信号处理的关键元件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
耦合带通滤波器作为其中的一种重要类型，其设计及仿真过程对于提高通信系统的抗干扰能力和信号传输质量具有重要意义。
本文将详细介绍耦合带通滤波器的仿真与设计过程，以期为相关领域的研究人员和工程师提供一定的参考。
二、耦合带通滤波器的基本原理耦合带通滤波器是一种能够允许特定频段信号通过，同时抑制其他频段信号的滤波器。
其基本原理是通过合理的电路结构和元件参数，使滤波器在特定频率范围内具有较高的选择性。
耦合带通滤波器的设计涉及到电路理论、电磁场理论、滤波器理论等多个领域的知识。
三、耦合带通滤波器的设计步骤1. 确定设计要求：根据系统需求，确定滤波器的中心频率、带宽、插入损耗、回波损耗等指标。
2. 选择滤波器类型：根据设计要求，选择适合的滤波器类型，如微带线型、同轴线型等。
3. 设计电路结构：根据所选滤波器类型，设计合理的电路结构，包括耦合线的长度、间距、阻抗等参数。
4. 计算元件参数：通过电磁场仿真软件，计算电路中各元件的参数，如电容、电感等。
5. 优化设计：根据仿真结果，对电路结构及元件参数进行优化，以达到设计要求。
四、耦合带通滤波器的仿真在完成设计后，需要通过仿真软件对滤波器进行仿真，以验证其性能。
常用的仿真软件包括ADS、HFSS等。
仿真过程中，需要设置合理的仿真参数，如信号源、负载等，以模拟实际工作环境。
通过仿真，可以观察到滤波器的频率响应、插入损耗、回波损耗等性能指标，从而评估滤波器的性能是否满足设计要求。
五、实验与测试仿真完成后，需要通过实验与测试来验证滤波器的实际性能。
实验过程中，需要搭建实际的电路系统，将设计的滤波器接入系统进行测试。
测试过程中，需要使用各种仪器和工具来测量滤波器的性能指标，如频谱分析仪、网络分析仪等。
通过实验与测试，可以获得滤波器的实际性能数据，从而评估设计的准确性和可靠性。
微带低通滤波器的设计一、题目低通滤波器的设计技术参数：截止f = 2.2GHz；f=4GHz时，通过小于30db；特性阻抗Z0=50 Ohm。
波纹系数0.2db材料参数：相对介电常数9.0，厚度h=0.8，Zl=10 0hm，Zh=100 0hm。
仿真软件：HFSS二、设计过程1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为f < 2.2GHz；通带插入损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。
2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的宽度及长度。
3、设计过程：（1）确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器，Ώs = fs/fc = 1.82，Ώs -1 = 0.82及Lr = 0.2dB，Ls >= 30，查表得N=5，原型滤波器的归一化元件参数值如下：g1 = g5 = 1.3394，g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1.0000。
该滤波器的电路图如下图所示：（2）计算各元件的真实值(没用)：终端特性阻抗为Z0=50Ώ，则有C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*2.2*10^9*50) = 1.938 pF，C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*2.2*10^9*50) = 3.134 pF，L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) =50*1.3370/(2*3.1416*2.2*10^9) = 4.836 nH。
（3）计算微带低通滤波器的实际物理尺寸：低阻抗（电容）为Zl = 10Ώ，高阻抗（电感）为Zh = 100Ώ。
电长度的计算Le：p357的8.86a和8.86b两个公式。
Le1=g1*Zl*57.3/R0=1.3394*10*57.3/50=15.35°Le2=g2*R0*57.3/Zh=1.337*50*57.3/100=38.3°Le3=24.8° L e4=38.3° Le5=15.35°然后利用小软件求得各部分的具体物理尺寸（长、宽）L1=2.0445mm L2=6.1358mm L3=3.3031mm L4=6.1358mm L5=2.0445mm L=5mm w=0.86mmWl=8.6mm Wh=0.126mm（4）参数修正经过反复优化与调试，最终确定的低通滤波器的各参数如下：L2=L4=5.5mm仿真调试与结果设计的模型。
本科毕业论文( 2016 届 )题目：基于HFSS的KU波段微带发夹线滤波器的设计学院：信息工程学院专业：电子信息工程专业学生姓名：年东亚学号： 21206022033指导教师：何宁业职称（学位）：助教合作导师：孙剑职称（学位）：讲师完成时间：2016年 5月 15日成绩：黄山学院教务处制学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。
本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。
本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。
声明人（签名）：年月日目录摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (3)1.1 研究背景和意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 本文内容和结构安排 (4)2 微带发夹线滤波器设计及原理 (4)2.1 微带滤波器简介 (4)2.2 重要参数 (4)2.2.1 耦合系数矩阵（内部耦合） (4)2.2.2 外部品质因数（外部耦合） (5)2.2.3 S参数 (6)2.3 微带发夹线滤波器设计方案 (6)2.3.1 设计目标 (6)2.3.2 设计原理 (6)3 软件仿真 (8)3.1 设计步骤 (8)3.2 结果及分析 (8)4 总结与展望 (10)4.1 总结 (10)4.2 展望 (10)参考文献 (11)致谢 (11)基于HFSS的Ku波段微带发夹线滤波器的设计信息工程学院电子信息工程年东亚（21206022033）指导教师：何宁业（助教）合作导师：孙剑（讲师）摘要：随着通信技术发展的日益成熟，滤波器在通信技术中成为了不可缺少的器件，特别是微带滤波器在各电路网络中得到了广泛地应用。
本设计以各谐振器间的耦合关系为基础，通过HFSS软件仿真实现一款Ku波段微带发夹线滤波器。
关键词：耦合；Ku波段；发夹线The Design of Ku Band MicrostripHairpin Line Filter Base on The HFSSNian Dong-ya Director:He Ning-ye Co-Advisor:Sun Jian （School of Information Engineering，Huangshan University，Huangshan，China，245041）Abstract：With the development of communication technology matures, filter has become an indispensable device in communication technology, especially the microstrip filter has been widely used in the circuit network. This design is based on the coupling relationship between the resonator and by HFSS software simulation to achieve a Ku band microstrip hairpin filter.Key Words：The Coupling Coefficient；Ku Band；Hairpin Line1 引言1.1 研究背景和意义随着时代的前进和科技的进步，大千世界万物都在时时刻刻的变化着进步着，时代的前进和科技的进步都与通信息息相关。
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。
