AnsoftHFSS进行腔体滤波器设计.ppt

1、使用Ansoft_HFSS9.0进行腔体滤波器设计设计目标1.仿真一个53mm50mm65mm的单腔，使其谐振频率在465MHZ，记录无载Q值。2.用凡谷滤波器设计软件查看插损以及带外抑制，并确定各耦合系数。3.仿真该尺寸腔体的窗口大小，使其耦合系数为0.01左右。4.滤波器的谐波仿真，观察该单腔尺寸滤波器的谐波位置。确定单腔尺寸记录Q值HFSS 作 图新建一个设计，命名为新建一个设计，命名为“single”画腔体画一个长方体谐振腔，把各边长度画一个长方体谐振腔，把各边长度设置为参数，分别初始化为设置为参数，分别初始化为53mm、50mm和和65mm命名该谐振腔为命名该谐振腔为“cavity”

2、画谐振杆从谐振腔底部中心画谐振杆，设置从谐振腔底部中心画谐振杆，设置参数，并初始化谐振杆半径为参数，并初始化谐振杆半径为7.5mm。谐振杆高度为谐振杆高度为63mm命名谐振杆为命名谐振杆为“resonator”画圆盘从谐振杆的顶部往下画一个圆盘，从谐振杆的顶部往下画一个圆盘，设置参数，初始化圆盘半径为设置参数，初始化圆盘半径为15mm，圆盘厚度为圆盘厚度为-2mm使用使用unite命令合并谐振杆和圆盘命令合并谐振杆和圆盘画谐振杆内孔从谐振杆的顶部往下画一个内孔，从谐振杆的顶部往下画一个内孔，设置参数，初始化谐振杆内径为设置参数，初始化谐振杆内径为6.5mm，谐振杆孔深为谐振杆孔深为-50mm使

3、用使用subtract命令把内孔从谐振杆命令把内孔从谐振杆上减去上减去画调谐螺杆从腔体的顶部往下画调谐螺杆，设从腔体的顶部往下画调谐螺杆，设置参数，初始化调谐螺杆半径为置参数，初始化调谐螺杆半径为2.5mm，调谐螺杆长度调谐螺杆长度-10mm定义材料、边界把把cavity定义为空气，定义为空气，resonator和和screw定义为银，把定义为银，把cavity定义定义为为Finite Conductivity边界边界电导率设置为电导率设置为61000000不定义边界则默认为不定义边界则默认为Perfect E。HFSS-solution type中选择求解中选择求解方式为方式为Eigenmo

4、de仿真设置右键点击项目窗口中的右键点击项目窗口中的Analysis,选择选择Add solution setup,在弹出在弹出对话框中做如图设置。点击工具栏对话框中做如图设置。点击工具栏上的上的analyz图标开始求解图标开始求解查看结果点击工具栏上的点击工具栏上的solution data图标在弹出图标在弹出的对话框中选择的对话框中选择Eigenmode Data，可以可以看到该腔体的主模谐振频率。看到该腔体的主模谐振频率。改变谐振杆尺寸，一直到满足频率要求，改变谐振杆尺寸，一直到满足频率要求，使单腔主模谐振频率为使单腔主模谐振频率为465MHZ左右。左右。这里把圆盘半径设置为这里把圆盘半

5、径设置为18.5mm，谐振频谐振频率率456.81MHZ，无载无载Q值值3744.9确定窗口尺寸说 明 使用设计软件得出各腔之间耦合系数。用HFSS的耦合双腔模型可以求得两个腔的谐振频率。把谐振频率带入以下公式计算耦合系数K k=2*(f1-f2)/(f1+f2)或者使用工作站中matlab里计算程序计算耦合系数K值。在这一部分讲到如何使用HFSS计算窗口大小使其耦合系数为0.01左右。画第二个单腔使用使用Edit中的中的copy和和past把第一步中所把第一步中所有的元件复制一份。有的元件复制一份。移动第二个单腔位置使用使用MOVE命令把所复制的元件沿命令把所复制的元件沿y轴轴移动移动“腔体

6、腔体_y+窗口厚度窗口厚度”的距离，其的距离，其中中窗口厚度初始化为窗口厚度初始化为4mm。画 窗 口画一个长方体，起始坐标定为画一个长方体，起始坐标定为“0，腔体，腔体_y,窗口高度窗口高度”窗口高度初始窗口高度初始值值0mmXsize为为“窗口大小窗口大小”初始化值初始化值20mm，Ysize为为“窗口厚度窗口厚度”Zsize为为“腔体腔体_z-窗口高度窗口高度”。合并腔体把窗口命名为把窗口命名为“window”定义材料为空气定义材料为空气使用使用unit命令把前面画的两个单腔和窗口命令把前面画的两个单腔和窗口合并，得到如图的一个耦合腔体。合并，得到如图的一个耦合腔体。画耦合螺杆画一个圆柱

7、体，起始坐标为画一个圆柱体，起始坐标为“窗口大小窗口大小/2,腔体厚度腔体厚度/2,腔体腔体_z”Radios为为“耦合螺杆半径耦合螺杆半径”初始值初始值2.5mmHeight为为“耦合螺杆长度耦合螺杆长度”初始值初始值-10mm定义材料开始运算把腔体材料定义为空气，其余材料全部为理想导体把腔体材料定义为空气，其余材料全部为理想导体（这时候不需要考虑腔体的无载（这时候不需要考虑腔体的无载Q值），在项目管值），在项目管理窗口中把理窗口中把“setup1”中的中的“Number of”由由1改为改为2边界改为边界改为Perfect E,开始运算。开始运算。查看结果计算耦合系数在在solution

8、data中查看结果，把求得的两个频率中查看结果，把求得的两个频率带入耦合系数公式带入耦合系数公式k=2*(f1-f2)/(f1+f2)=0.004487如此，改变窗口大小或者耦合螺杆参数直到如此，改变窗口大小或者耦合螺杆参数直到耦合系数满足要求。这就是窗口大小的确定方法耦合系数满足要求。这就是窗口大小的确定方法驱动模腔体确定谐波位置说 明 确定谐波的时候如果只用一个腔体则结果与实际情况相差较大，我们常用2个耦合的腔体来确定谐波位置。因为飞杆的影响，用这种方法得出的结果只能近似的模拟谐波。当飞杆对谐波影响很大时这种方法就不适用了，这种情况较少发生。画抽头轨迹线使用使用“Draw Line”命令画

9、抽头轨迹线第一个点坐标命令画抽头轨迹线第一个点坐标：“腔体腔体_x/2,抽头位置，抽头位置，0”抽头位置初始化为抽头位置初始化为10mm；第二个点坐标第二个点坐标“腔体腔体_x/2,抽头位置，抽头高度抽头位置，抽头高度”抽头高度初始化为抽头高度初始化为35mm；第三个点坐标：第三个点坐标：“腔体腔体_x/2，0，抽头高度，抽头高度”画 抽 头（一）在在xz平面画圆，中心点为平面画圆，中心点为“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“抽头半径抽头半径”初始化值为初始化值为1mm画 抽 头（二）同时选定圆和轨迹线，右键点击它们，在弹出菜单同时选定圆和轨迹线，右键点击它们，在弹出菜单中

10、选择中选择Edit-Sweep-Alone Path.画 端 口（一）画一个圆柱体，中心坐标画一个圆柱体，中心坐标“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“抽头半径抽头半径”长度为长度为“端口长度，初始化为端口长度，初始化为-10mm画 端 口（二）画一个圆柱体，中心坐标画一个圆柱体，中心坐标“腔体腔体_x/2,0,抽头高度抽头高度”半径为半径为“端口半径端口半径”长度为长度为“端口长度端口长度”端口半径初始化为端口半径初始化为2.3mm（保证端口保证端口50ohms）把大圆柱减去小圆柱，剩下部分的定义材料为空气。把大圆柱减去小圆柱，剩下部分的定义材料为空气。画 端 口（三）把已

11、经画好的抽头和端口复制一份，使用把已经画好的抽头和端口复制一份，使用“Mirrow”命令，把复制品镜像到另一边，第一个镜像点为命令，把复制品镜像到另一边，第一个镜像点为“0，腔体，腔体_y+窗口厚度，窗口厚度，0”第二镜像点第二镜像点“0，1，0”。定 义 端 口把求解模式改为把求解模式改为“Driven Modal”在在“S”下拉菜单中把下拉菜单中把“object”改为改为“face”选中选中port1的端面，右键点击如图选择端口的端面，右键点击如图选择端口用同样的方法定义另外一个端口。用同样的方法定义另外一个端口。仿 真 结 束分 析 设 置在项目管理窗口中如图添加设置在项目管理窗口中如图添加设置扫 描 设 置右键点击右键点击“Setup1”选择选择“Add Sweep”如图输入扫描参数。点击如图输入扫描参数。点击Display。开始运算开始运算查 看 结 果（一）右键点击项目管理窗口中的右键点击项目管理窗口中的Results，选择选择Creat Report，在在Traces对话框中添加对话框中添加s11、s12绘制曲线绘制曲线查 看 结 果（二）在曲线图中可以看到，中心频率在在曲线图中可以看到，中心频率在450MHZ左右，左右，谐波在谐波在2.3GHZ附近产生。附近产生。