hfss滤波器设计.doc

在论坛逛了也有些日子了，发既有诸多初学者其实是怀着兴奋心情来论坛，但愿可以在这里初窥滤波器奥秘，但愿有朝一日自己也可以成功设计出一款性能不错滤波器。下面简介虽然是普通滤波器设计流程，但其具备很强代表性，大多数耦合谐振器滤波器都应遵循下面几种设计环节，特别是对于初学者，这可以协助人们理解最最最最基本概念。固然了，对于高手来说，其实可以省略诸多中间过程。

声明：本文是基于Jia-Sheng Hong ‘Microstrip Filters for RF Microwave Applications’中第八章、第九章所简介内容。

1，一方面，咱们要对耦合矩阵有个感性理解。人们在看论文时，其实可以看到都会给出一种相应耦合系数矩阵。用来综合耦合系数软件诸多，人们可以花点时间稍微研究下就可以了。需要指出是，曾经有同窗问我，为什么我用软件综合出耦合系数矩阵中系数都那么大，诸多在1左右，好像无
法实现啊！因素是：综合出矩阵是归一化耦合矩阵，你需要乘以你设计比例带宽才干得到你所想要真实耦合系数。例如书中式子



2，拥有了耦合系数矩阵，就需要拟定所采用谐振器类型，整个滤波器几何构造。此处采用一种四阶开口环交叉耦合滤波器来做为实例，下面耦合系数矩阵是我从一篇文章copy过来，只是作为一种辅助。（正、负仅仅是一种符号，普通来说，咱们将正值视为磁耦合，负视为电耦合，反之亦然）



其相应几何构造如下所示，其中1和4是开口相对，为什么呢，由于微带开路端电场比较强，这样放置1和4才干产生耦合系数矩阵中所需电耦合。同样原理，咱们懂得2和3之间产生是磁耦合，至于1和2、3和4为什么这样放，它们之间是混合耦合，建议人们去看书，解释起来麻烦点。

3，那么，谐振器之间几何尺寸怎么拟定呢？再下一步，就是用HFSS来提取两两谐振器之间耦合系数与几何尺寸关系了。只有拟定了所有几何尺寸，才干建立一种滤波器初始模型。
要提取耦合系数，下面给出了计算公式

一方面分析1和4之间耦合系数提取。实现人们需要在HFSS里面建立下图中微带谐振器模型，固然是要有空气盒（由于HFSS中默认地方全是金属）。

此外需要特别重要是，此处我给出办法是基于HFSS本征模，人们需要在HFSS菜单“HFSS－> solution type”中选用“eigenmode”。

下面跟人们简介如何加Analysis，在add solution setup后会弹出下图。当前逐个分析含义：
Minimum frequency： 最小频率，即它值一定要不大于谐振器谐振频率。
Number of modes：模式数目，此处设为2，它意味着会仿真得出两个模式频率，即计算耦合系数需要fp1和fp2.
再下面两个选项嘛，用过HFSS人们应当都很清晰了，可以仿照图中所示。


下面一步给人们演示如何在HFSS中计算出耦合系数，在result中选取－>create eigenmode parameter report－>Data table。此时，会产生下面图中所示对话框，此时需要注意，点击output variables会产生最顶层对话框，。
咱们将mode（1）实部定义为fp1，详细操作：在name中输入fp1，选取mode（1）实部即re，然后点击insert into expression，在点击add，就可以了。

再下一步，当仿真完毕后，你就可以在result中看到fp1和fp2值了，同步也就可以得到耦合系数了。固然了，你也可以在HFSS中定义耦合系数计算公式，那你就可以直接在HFSS中看到耦合系数数值了。

正如人们在paper中看到，许多人会给出耦合系数与几何尺寸关系图，这也就需要人们变化下几何尺寸，重新仿真下上面model就可以了啊，其实很容易。



4，1和4谐振器咱们采用下面方式进行勉励

至于外部品质因素计算，可以由下式得到，w0代表谐振频率，详细定义人们参照Jia-sheng hong书中第八章，图12。

同样，你可以依照不同几何尺寸得到不同Qe，从而形成一种关系图。



5， 此时，咱们需要依照上面所得几组数据，来选用每个几何参数初始值。这就是为什么咱们要进行上面环节因素。这样建立好初始model，不出意外会得到一种不会很差性能，当你看到自己付出有了回报，一切辛苦都是浮云。下面需要就是优化了，普通来说，对于初学者，还是建议使用优化，虽然比较笨、慢