hfss详细的滤波器设计讲解.doc

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1、在论坛逛了也有些日子了，发现有很多初学者其实是怀着兴奋的心情来论坛，希望可以在这里初窥滤波器的奥秘，希望有朝一日自己也可以成功的设计出一款性能不错的滤波器。下面介绍的虽然是普通的滤波器设计流程，但其具有很强的代表性，大多数耦合谐振器滤波器都应遵循下面的几个设计步骤，尤其是对于初学者，这可以帮助大家理解最最最最基本的概念。当然了，对于高手来说，其实可以省略很多中间过程。+T"kx<#CW]70H`声明：本文是基于Jia-ShengHong的‘MicrostripFiltersforRFMicrowaveApplications’

2、中第八章、第九章所介绍内容。tURIDj%#p-l`@pklQ1，首先，我们要对耦合矩阵有个感性的了解。大家在看论文时，其实可以看到都会给出一个对应的耦合系数矩阵。用来综合耦合系数的软件很多，大家可以花点时间稍微研究下就可以了。需要指出的是，曾经有同学问我，为什么我用软件综合出的耦合系数矩阵中的系数都那么大，很多在1左右，好像无H{tQ->(2法实现啊！原因是：综合出的矩阵是归一化的耦合矩阵，你需要乘以你设计的百分比带宽才能得到你所想要的真实的耦合系数。例如书中的式子LJcw->m{JiF-=uprlB9,3

3、C]vXIj

4、0:2，拥有了耦合系数矩阵，就需要确定所采用的谐振器类型，整个滤波器的几何结构。此处采用一个四阶开口环交叉耦合滤波器来做为实例，下面的耦合系数矩阵是我从一篇文章copy过来的，只是作为一个辅助。（正、负仅仅是一个符号，一般来说，我们将正值视为磁耦合，负视为电耦合，反之亦然）ojs&W]r0Z~XsS00TL`G}(ay(T55l-.>其对应的几何结构如下所示，其中1和4是开口相对，为什么呢，因为微带开路端电场比较强，这么放置1和4才能产生耦合系数矩阵中所需的电耦合。同样的原理，我们知道2和3之间产生的是磁耦合，至于1和2、3

5、和4为什么这么放，它们之间是混合耦合，建议大家去看书，解释起来麻烦点。c5;YKON?9H7Twi+T3，那么，谐振器之间的几何尺寸怎么确定呢？再下一步，就是用HFSS来提取两两谐振器之间的耦合系数与几何尺寸的关系了。只有确定了所有的几何尺寸，才能建立一个滤波器的初始模型。yZ0;Tr*J要提取耦合系数，下面给出了计算公式[cXu5h

6、6='Z另外需要特别主要的是，此处我给出的方法是基于HFSS本征模的，大家需要在HFSS菜单“HFSS－>solutiontype”中选取“eigenmode”。y^;qT_)#;2L=WR%下面跟大家介绍如何加Analysis，在addsolutionsetup后会弹出下图。现在逐个分析含义：pxI*vgfN7Minimumfrequency：最小频率，即它的值一定要小于谐振器的谐振频率。~{^A&#PNumberofmodes：模式数目，此处设为2，它意味着会仿真得出两个模式的频率，即计算耦合系数需要的fp1和fp2.x-t

7、A{_:再下面的两个选项嘛，用过HFSS的大家应该都很清楚了，可以仿照图中所示。;Jx^y{j>4g$:z2*(re(Mode(1))+re(mode(2)))/(re(mode(1))+re(mode(2))UwE^ij下面一步给大家演示如何在HFSS中计算出耦合系数，在result中选择－>createeigenmodeparameterreport－>Datatable。此时，会产生下面图中所示对话框，此时需要注意，点击outputvariables会产生最顶层的对话框，我们需要在其中对式8.72中的fp1和fp2进行定

8、义。}PED#Uv我们将mode（1）的实部定义为fp1，具体操作：在name中输入fp1，选择mode（1）的实部即re，然后点击insertintoexpression，在点击add，就可以了。PU-~7h+$R`1$z8$再下一步，当仿真完成后，你就可以在result中看到fp1和fp2的值了，同时也就可以得到耦合系数了。当然了，你也可以在HFSS中定义耦合系数的计算公式，那你就可以直接在HFSS中看到耦合系数的数值了。(_nkscfPY>j?otD正如大家在paper中看到，许多人会给出耦合系数与几何尺寸的关系图，这

9、也就需要大家改变下几何尺寸，重新仿真下上面的model就可以了啊，其实很容易的。/OxF5bN2!.0W?6yoUI!EIZ*~4，1和4谐振器我们采用下面的方式进行激励K};uH,JT_#>',至于外部品质因素的计算，可以由下式得到，w0代表谐振频率，具体的定