[信息与通信]现代滤波器设计讲座2_2.ppt

变换器耦合输入/输出结构（2） 变换器耦合的特点： 电耦合； 变换器处于过耦合状态。它的谐振频率不影响滤波器特性。 输入输出结构小结 输入输出结构的引入会改变腔体谐振频率的改变。当输入输出结构为电耦合时，耦合量增加谐振频率下降。当输入输出结构为磁耦合时，耦合量增加谐振频率上升。 变换器耦合实际上存在两次耦合过程，首先，外电路耦合到变换器杆，然后通过变换器杆和谐振杆之间的耦合，最后实现了外电路与谐振杆之间的耦合。而且，不管第一级耦合使用电耦合还是磁耦合。其最后结果均为电耦合。 通过计算模式的有载Q值计算耦合系数 。 其中， 是某一模式的有载Q值。 在HFSS中，有载Q值可以用PML层计算。 在CST中，有载Q值可以通过群时延计算 其中， 是群时延最大值所对应的频率 是最大群时延值 输入、输出耦合系数的计算方法 有载Q值计算模型 同轴线内导体半径1.5mm； 同轴线外导体内径3.5mm； 耦合天线圆盘外径13mm;厚度4mm； 耦合天线于园柱表面的距离1.94mm； 耦合天线距底面高度30mm。 QL计算结果 1、由腔体QL值确定天线距离； 2、确定边缘腔体的几何尺寸 Initial Filter Design in HFSS Filter Theory : Resonant frequency of the outermost resonators fR1= 400 MHz Resonant frequency of the inner resonators fR2= 400 MHz Loaded Q QL=31.498 Coupling coefficients K12=0.02893 , K23=0.02171 , K34=0.02065 HFSS Calibration: Length of the two outermost resonators = 113.399 mm Length of the five inner resonators = 114.69 mm Antenna distance = 1.879 mm Distances between resonators are 25.513 mm , 28.291 mm , 28.767 mm HFSS计算模型 HFSS仿真结果 小结 一般要对最后的滤波器实体模型作参数分析；优化和稳定性分析。 通常，对滤波器的优化是在等效电路分析的阶段。 参数分析使用实体模型是在部分结构分析中使用。 如果，实体模型正确，仿真方法得当，计算结果是可信的。 * * 耦合系数极性的判定（1） 计算公式： 其中， 是对称面为电壁时的谐振频率； 是对称面为磁壁时的谐振频率； 对称面为电壁 对称面为磁壁 对称面 感性膜片耦合 通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁 Mode 1 对称面磁场只有法向分量---磁壁 对称面磁场只有切向分量---电壁 Mode 2 容性膜片耦合 通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁 Mode 1 对称面磁场只有法向分量---磁壁 对称面磁场只有切向分量---电壁 Mode 2 电场奇对称 电场偶对称 耦合系数极性的判定（2） 计算公式： 其中， 电场沿对称面奇对称时的谐振频率； 电场沿对称面偶对称时的谐振频率； 对称面 对称面 感性膜片耦合 通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁 Mode 1 电场偶对称 电场奇对称 Mode 2 容性膜片耦合 通过对称面上的磁场判断电壁/磁壁 Mode 1 Mode 2 电场偶对称 电场奇对称 梳状腔的耦合结构有五种基本类型： 空间耦合； 膜片耦合； 探针耦合； 耦合环耦合； 直接耦合 梳状滤波器腔体间耦合的基本结构 空间耦合 空间耦合的特点： 磁耦合； 功率容量大； 不产生额外的高次谐波； 耦合量可调谐性差； 耦合结构占空间大； 耦合量较小； 耦合系数变化曲线 中心频率变化曲线 膜片耦合 膜片耦合的特点： 磁耦合； 功率容量较大； 耦合结构占空间较小； 耦合结构将产生额外的高次谐波； 耦合量可调谐性较好； 耦合量较小； 耦合系数变化曲线 中心频率变化曲线 探针耦合 探针耦合的特点： 电耦合； 功率容量较大； 耦合结构占空间较小； 耦合结构将产生额外的高次谐波； 耦合量可调谐性好； 耦合量大； 耦合系数变化曲线 中心频率变化曲线 耦合环耦合 耦合环耦合的特点： 磁耦合； 功率容量较大； 耦合结构将产生额外的高次谐波； 耦合量可调谐性差； 耦合结构占空间较小；