HFSS和Designer協(xié)同仿真之Combline濾波器設計

    接下來我們以一個的 combline 同軸腔體濾波器為例進一步說明協(xié)同設計的用法。這種類型的濾波器經(jīng)常用作大功率的無線通信以及廣播中。Chebychev 帶通濾波器在通帶內(nèi)有波紋，比起B(yǎng)utterworth 型（通帶內(nèi)最平坦）濾波器具有更強的帶外抑制比。通常，設計一個Chebychev 型帶通濾波器需要考慮以下指標：波紋水平（ripple）、中心頻率、階數(shù)、帶寬。這些指標就能將整個濾波器的頻響特性描述出來。以接下來要設計的濾波器為例，中心頻率為400MHz，帶寬為15MHz。

    當然不止一種結構能夠達到上述設計指標，前面介紹的IRIS 波導濾波器就是一種，而在本節(jié)中介紹的濾波器是由多個金屬棒和腔體構成的。由圖3（a）所示，金屬棒在底部與腔體連接，在頂部伸進金屬扣中，但并不接觸。每個金屬棒和金屬扣都形成了一個諧振器。在輸入和輸出端，同軸線與能量輻射器（即與同軸相連的圓盤）能夠提供必要的能量耦合。

    對于結構的設計中包含許多尺寸變量，我們選擇其中的某些尺寸賦予固定值，比如金屬棒諧振器半徑、金屬扣尺寸（內(nèi)外半徑和高）、輻射器尺寸、腔體尺寸。然后我們通過對下列尺寸的調(diào)整來達到設計指標：中間3 根金屬棒的高度、外側2 根金屬棒的高度、金屬棒間的距離以及輻射器距離最外側金屬棒的距離。根據(jù)結構的對稱性，也就是說我們只要通過調(diào) 整5個變量的尺寸就可以完成對這個由5 個金屬棒諧振器構成的濾波器的設計了。

    對于該類濾波器的設計原理，請參考 B.Mayer 博士和 Martin Vogel 在 2002 年發(fā)表的論文“Design Chebychev bandpass filters efficiently”。在這里，我們著重介紹的是協(xié)同仿真部分的操作方法。使用者掌握設計方法之后便可以自行增減腔體的數(shù)目以及調(diào)整結構尺寸來完成自己的設計任務了。

   1) 在 HFSS 中進行基本單元的建模仿真

    我們可將這個同軸腔體濾波器如下分割為由圖3(b), (c)的基本單元組成的結構。與前述的濾波器設計流程相似，我們也需要對每個基本單元在 HFSS 中進行建模和仿真。

圖3（a）、（b）、（c）

    我們先對圖 3 (b) 進行建模，考慮到后面要對模型進行優(yōu)化的需要，最好一開始就采用參數(shù)化建模，HFSS可以方便的支持全參數(shù)建模。

    首先將一系列的關鍵尺寸添加為變量。考慮到 H 平面上波導器件可能有U 型拐彎，因此這里不采用對稱邊界的方式建模，設計者可根據(jù)自己的情況選擇是否采用對稱平面縮小求解空間。

    然后對圖 3 (b)中的結構分部件建模如下，我們將它命名為 Bucket-Resonator-feed.hfss：

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