带通滤波器的设步骤.doc

带通滤波器设计流程 滤波器是具有频率选择性的双端口器件。由于谐振器的频率选择性，所以规定的频率信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射，从而实现频率选择的功能。 滤波器从物理结构上，就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系数组合而成，最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。 1. 滤波器技术指标 1.1工作频率范围: 1060MHz±100MHz 1.2插入损耗： 0.5dB max 1.3驻波比: 1.2 max 1.4带外抑制： ＞20dB@f0±200MHz ＞35dB@f0±300MHz ＞60dB@f0±500MHz 1.5寄生通带： f＞3500MHz以上，对衰减不作要求 1.6工作温度: -55°Cto+85°C 1.7最大输入脉冲功率：400W； 最大输入平均功率：20W 2.滤波器设计原理 图1 滤波器原理图 3.滤波器结构选择 3.1物理结构选择 根据以上技术指标选择腔体交指型带通滤波器，主要的原因是因为它有着良好的带通滤波特性，而且它结构紧凑、结实；且容易制造；谐振杆的长度近似约为λ/４（波长）0，故第二通带在３倍fo上，其间不会有寄生响应。它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质，谐振杆做成圆杆，还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度，而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。 3.2电路结构的选择 根据以上技术指标选择交指点接触形式，主要的原因是它的谐振杆的一端是开路，一端是短路（即和接地板接连在一起），长约λ/４0，载ＴＥＭ(电磁波)模，杆１到杆n都用作谐振器，同时杆１和杆n也起着阻抗变换作用。 4.电路仿真设计 如图2模型选择。采用An soft公司的Serenade设计，根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑，此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计，用圆杆结构的物理方式来实现。 图2模型选择 如图3滤波器综合指标选择。根据具体的技术指标，填入相对应的框里，根据软件与实际的误差，0.2dB带宽放至25‰。电长度计算公式：1Hz＝λ/4＝90°、λ＝3x108 1GHz=75mm=90o 图3滤波器综合指标 如图4矩形系数选择。选取技术指标中要求最高的一个带外抑制点，必须保证留够8dB的余量。 图4矩形系数选择 如图5比例因子选择。选定比例因的原则是：一是使各谐振器的阻抗水平适当，间隙适中，二是使谐振器的Q值最佳，一般选特性阻抗为73欧左右时Q值最高，其次在规定的体积范围内，尽量把体积宽度加大，以提高腔体的Q值，从而减小其插入损耗；在宽度方向也尽量加宽，以提高谐振杆的电长度，这样以免调谐螺钉电容加载太强，影响Q值和产品的功率容量。 图5比例因子选择 如图6综合尺寸。根据下图得出相应的物理尺寸。 图6综合尺寸 图7史密斯圆图 图8相位、延时图 图9传输、反射图 电路设计完成后，记录物理尺寸，进行三维仿真 5.三维仿真设计 采用An soft公司的电磁场仿真软件HFSS。 5.1进入项目管理器 打开Ansoft HFSS，（麦克斯韦）Maxwell控制面板。将出现如下图所示的窗口。 5.2工程目录 在使用Ansoft HFSS求解时，第一步就是要创建一个目录和项目，用于存储与问题相关的数据。在（麦克斯韦）Maxwell控制面板中打开工程目录（Projects）。将出现如下图所示的窗口。 5.3添加新项目 执行命令菜单左上部的工程目录（Projects）块,选择新的项目（New）。如下图所示的窗口。 在姓名栏（Name）里输入新的项目名字。确定后将出现如下图所示的窗口。注：只能用字母。 5.4选择本征模软件 从软件菜单里选择本征模解(Eigenmode Solution)最初，（激励解Driven Solution显示为可选项。） 5.4.1激励解 选择激励解(Driven Solution)是为了使用基于软件的有限元法去求解源激励的机构。Ansoft HFSS计算了无源高频结构的S参数，如微带线、传输线。软件包括后处理命令, 这个命令是用于具体分析结构的电磁场特性。 使用激励解(Driven Solution)，可以计算： 基本的电磁场量，对于开放边界而言，还可以计算辐射近场和远场。 特性端口阻抗和传播常数。 一般 S参数和相对于具体端口阻抗归一化的S参数。 5.4.2本征模解