基于HFSS的带通滤波器设计论文
利用HFSS分析Ka波段慢波微带带通滤波器_时晶晶
合肥师 范学院学报 Journal o f Hefei No rmal U niversity
N ov. 2010 V ol. 28 N o. 6
利用 H FSS 分析 K a 波段慢波微带带通滤波器
时晶晶
( 合肥师范学院 物理与电子 工程系, 安徽 合肥 230061)
图 6 H FSS 仿真结果
利用 Agilent 8757D Scalar N et w ork Analyzer 测试滤波器结果如图 7 所示, 结果包括了两个耦合 探针微带到波导的过渡。
图 7 实物测试图
4 总结 在加载电容型毫米波微带带通滤波器 的研究
中, 主要是应用 H F SS 进行软件仿 真分析, 在 计算 速度上大大得到提高。通过软件仿真得到的技术参 数和性能指标与实际测试结果吻合良好, 说明了这 种软件的优越性和精确性, 为系统研究和开创性探 讨提供了方向和指导[ 6] 。
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, ZB、BA 和 d 是无负载 线的特性阻抗、传播常数和物理长度。电长度 HA=
图 1 加载电容谐振器
V1
A B V2
=
( 1)
I1
C D - I2
其中
A = D = cosHA-
1 2
XCL
Z
Asin HA
( 2)
B = j ZAsinHA
[ 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
抽头式微带平行耦合带通滤波器的设计
1）介绍了微波滤波器的基础理论，论述了微波滤波器的传输函数、低通原型、频率变换等。
2）对抽头线单元和内部耦合结构给出了等效电路分析方式和设计方案。
3）结合具体的微波滤波器设计指标，给出了抽头式微带平行耦合滤波器的设计实例和仿真结果，并对滤波器进行了优化。
我国从50年代后期开始普遍利用滤波器，通过半个多世纪的进展，在滤波器的研制、生产、应用等方面已纳入国际进展的轨道，但由于缺少专门的研制机构，集成工艺和材料科学跟不上束，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际上仍有一段距离。
目前，平行耦合微带线滤波器已经普遍应用在各类微波电路中，同时在此基础上，又引伸和进展了多种变型结构，如发夹线和混合发夹线结构、割裂环式结构、阶梯阻抗式结构、直排结构等，并有各自的特点，取得了普遍的应用。同时，微带线滤波器的设计方式也有专门大的改变，传统利用集中元件的设计方式不能应用于微波领域，散布元件法已经普遍应用在微带线滤波器的设计中，而且随着各类高频仿真软件的推行，理论计算与运算机优化有机地结合起来，使得滤波器的设计愈来愈精准。
插入损耗：在电路中由于插入滤波器所致使的信号损耗，用 参数来定量描述，以dB为量度单位，概念式为:
（2-4）
与3dB带宽相对应，一样以为通带插损不超过3dB。对阻带衰减的标准各不相同，一样以为至少大于15dB。
回波损耗：用 参数来定量描述，以dB为量度单位，概念为输入功率 与反射功率 的比值再取对数，即：
1.6微波滤波器的要紧参数指标
微波滤波器设计中需要考虑的一些要紧指标如下：
中心频率：即滤波器的通带的中心频点 。
通带带宽：严格意义上来讲，带宽又能够划分为噪声带宽、3dB带宽、奈奎斯特带宽、滚降系数带宽等假设干种，利历时要明确加以区分。在本文的微波滤波器设计中一样所指均为3dB带宽，即通带衰减达到3dB时对应的上下限截止频率 和 之间的宽度，相对带宽概念为绝对带宽与中心频率 的比值，表达式如下：
利用HFSS分析Ka波段慢波微带带通滤波器
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
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
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。
基于HFSS的SIR同轴腔体窄带带阻滤波器设计
0 引言
微波滤波器广泛应用于微波通信、雷达及制 导等领域， 具有选频、 分频和隔离信号等作用， 其 性能的优劣往往影响到整个系统 。 随着现代无线
[1]
使用更加复杂的调制方案、更高的功率水平以及 重量， 更小的体积、 这就对带阻滤波器的设计指标 提出了更高的要求。 与使用微带线或带状线所设计的带阻滤波器 相比，基于同轴腔体结构的带阻滤波器因为具有 更高的功率容量和品质因数、更低的插入损耗与 更好的阻带衰减， 成为近年来研究的热点[2]。文[4] 采用衰减模式谐振器设计了两款高隔离、中心频 率可调的 W 波段窄带腔体带阻滤波器， 滤波器使 用全硅技术制造， 陷波深度达到 70 dB。文[5-6]基 于基片集成技术， 使用新的拓扑结构， 采用基片集
莆 田 学 院 学 报
中图分类号： TN713
Vol.24 No.5 Oct. 2017 文献标识码： A
of P u t i an University
文章编号： 1672-4143 （2017） 05-0053-04
基于 HFSS 的 SIR 同轴腔体窄带带阻滤波器设计
杨中婕， 陈 董*
（南京邮电大学 电子与光学工程学院，江苏 南京 210023）
摘
针对传统同轴腔体带阻滤波器的直线型设计所带来的单一维度尺寸过大的问题，根据滤波器设计指 要：
（Step impedance resonator, SIR） 标需求， 设计了一款基于空腔型阶跃阻抗谐振器 和 U 型矩形同轴线的窄带带阻 滤波器，使用电磁场仿真软件 HFSS 进行建模与优化仿真。仿真结果表明，滤波器中心频率 1 GHz，相对带宽 2.5%， 阻带抑制达到 38 dB， 具有良好的滤波特性， 同时实现了滤波器全维度优化设计， 结构布局更加紧凑合理。
腔体滤波器的精确设计
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。
HFSS分析小型化微带滤波器
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。