hfss詳細(xì)的濾波器設(shè)計(jì)

1、.精品.在論壇逛了也有些日子了，發(fā)現(xiàn)有很多初學(xué)者其實(shí)是懷著興奮的心情來論壇，希望可以在這里初窺濾波器的奧秘，希望有朝一日自己也可以成功的設(shè)計(jì)出一款性能不錯(cuò)的濾波器。下面介紹的雖然是普通的濾波器設(shè)計(jì)流程，但其具有很強(qiáng)的代表性，大多數(shù)耦合諧振器濾波器都應(yīng)遵循下面的幾個(gè)設(shè)計(jì)步驟，尤其是對(duì)于初學(xué)者，這可以幫助大家理解最最最最基本的概念。當(dāng)然了，對(duì)于高手來說，其實(shí)可以省略很多中間過程。 +tkx(2 法實(shí)現(xiàn)?。≡蚴牵壕C合出的矩陣是歸一化的耦合矩陣，你需要乘以你設(shè)計(jì)的百分比帶寬才能得到你所想要的真實(shí)的耦合系數(shù)。例如書中的式子 ljc w- mjif-=u prlb9,3|c vxij0: 2，擁有了耦合

2、系數(shù)矩陣，就需要確定所采用的諧振器類型，整個(gè)濾波器的幾何結(jié)構(gòu)。此處采用一個(gè)四階開口環(huán)交叉耦合濾波器來做為實(shí)例，下面的耦合系數(shù)矩陣是我從一篇文章copy過來的，只是作為一個(gè)輔助。（正、負(fù)僅僅是一個(gè)符號(hào)，一般來說，我們將正值視為磁耦合，負(fù)視為電耦合，反之亦然） ojs&wr0z xss00tlg (a y( t55l-. 其對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)如下所示，其中1和4是開口相對(duì)，為什么呢，因?yàn)槲ч_路端電場比較強(qiáng)，這么放置1和4才能產(chǎn)生耦合系數(shù)矩陣中所需的電耦合。同樣的原理，我們知道2和3之間產(chǎn)生的是磁耦合，至于1和2、3和4為什么這么放，它們之間是混合耦合，建議大家去看書，解釋起來麻煩點(diǎn)。 c5;ykon

3、 ?9h7twi+t 3，那么，諧振器之間的幾何尺寸怎么確定呢？再下一步，就是用hfss來提取兩兩諧振器之間的耦合系數(shù)與幾何尺寸的關(guān)系了。只有確定了所有的幾何尺寸，才能建立一個(gè)濾波器的初始模型。 yz0;tr*j 要提取耦合系數(shù)，下面給出了計(jì)算公式 cxu5hnm 首先分析1和4之間的耦合系數(shù)提取。實(shí)現(xiàn)大家需要在hfss里面建立下圖中的微帶諧振器模型，當(dāng)然是要有空氣盒的（因?yàn)閔fss中默認(rèn)的地方全是金屬）。 rja)o+mq( solution type”中選取“eigenmode”。 y;qt_)# ;2l=wr% 下面跟大家介紹如何加analysis，在add solution setup

4、后會(huì)彈出下圖?，F(xiàn)在逐個(gè)分析含義： pxi*vgfn7 minimum frequency： 最小頻率，即它的值一定要小于諧振器的諧振頻率。 ajx yj4g$:z 2*(re(mode(1)+re(mode(2)/(re(mode(1)+re(mode(2) uweij 下面一步給大家演示如何在hfss中計(jì)算出耦合系數(shù)，在result中選擇create eigenmode parameter reportdata table。此時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下面圖中所示對(duì)話框，此時(shí)需要注意，點(diǎn)擊output variables會(huì)產(chǎn)生最頂層的對(duì)話框，我們需要在其中對(duì)式8.72中的fp1和fp2進(jìn)行定義。 ped#u

5、v 我們將mode（1）的實(shí)部定義為fp1，具體操作：在name中輸入fp1，選擇mode（1）的實(shí)部即re，然后點(diǎn)擊insert into expression，在點(diǎn)擊add，就可以了。 pu -7h+$ r1$z8$ 再下一步，當(dāng)仿真完成后，你就可以在result中看到fp1和fp2的值了，同時(shí)也就可以得到耦合系數(shù)了。當(dāng)然了，你也可以在hfss中定義耦合系數(shù)的計(jì)算公式，那你就可以直接在hfss中看到耦合系數(shù)的數(shù)值了。 (_nkscf pyj?otd 正如大家在paper中看到，許多人會(huì)給出耦合系數(shù)與幾何尺寸的關(guān)系圖，這也就需要大家改變下幾何尺寸，重新仿真下上面的model就可以了啊，其實(shí)很

6、容易的。 /oxf5 bn2 !. 0w?6yo ui!eiz* 4，1和4諧振器我們采用下面的方式進(jìn)行激勵(lì) k ;uh, jt_#, 至于外部品質(zhì)因素的計(jì)算，可以由下式得到，w0代表諧振頻率，具體的定義大家參考jia-sheng hong書中的第八章，圖12。 howvm;: aqyxxjs8 同樣的，你可以根據(jù)不同幾何尺寸得到不同的qe，從而形成一個(gè)關(guān)系圖。 |f axl3| g7),!qol #k4wo!d izl yn 5， 此時(shí)，我們需要根據(jù)上面所得的幾組數(shù)據(jù)，來選取每個(gè)幾何參數(shù)的初始值。這就是為什么我們要進(jìn)行上面的步驟的原因。這樣建立好的初始model，不出意外會(huì)得到一個(gè)不會(huì)很差的

7、性能，當(dāng)你看到自己的付出有了回報(bào)，一切辛苦都是浮云。下面需要的就是優(yōu)化了，一般來說，對(duì)于初學(xué)者，還是建議使用優(yōu)化，雖然比較笨、慢，但是總要有循序漸進(jìn)的過程。而對(duì)于高手們，一般都是自己手動(dòng)去調(diào)節(jié)每個(gè)幾何尺寸，因?yàn)樗麄冎滥男╆P(guān)鍵參數(shù)的功能。 精品.ti*uns;- 下面簡單介紹下如何使用hfss的優(yōu)化功能，首先你需要在建立model時(shí)，盡量使用變量來表示每個(gè)幾何尺寸，這樣方便調(diào)節(jié)，也只有這樣才能使用優(yōu)化。 y)!5z.k 第一步，如圖，點(diǎn)擊design properties，里面的優(yōu)化菜單中勾中你想優(yōu)化的變量，同時(shí)可以設(shè)計(jì)它的最小值和最大值。 xgo_n x ,m:mi/ )p 第二步，右鍵optimetrics，里面add optimization，彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊variables，里面勾中所有變量如圖。 gx9h=c/ my*/mco 第三步，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，如下圖，定義的是：在1ghz處的s11的幅度要小于0.05。具體大家慢慢摸索吧，大概的入門應(yīng)該夠了。 bx5x8d #|gt(pc 圖片:15.jpgjj(o2eq$ 精品.精品.the equivalent circuit of microstrip gap精品.the hairpin resonators used