NuHertz/HFSS:使用矩形、径向和阻抗短截线的平面 LPF Chebyshev-II 实现

ops/2024/11/23 7:50:37/

我们今天的主题是使用 NuHertz 和 HFSS 设计微带低通 Chebyshev-Type2 滤波器。Chebyshev 2 型滤波器在通带中具有平坦响应,在阻带中具有波纹。我们将比较 NuHertz 中的不同选项。

低通滤波器由集总的 L 和 C 元件制成。这种方法很难用于高频应用。高频滤波器需要分布式元件。此过程使用 RF 线路和 RF 短截线。

可以使用 Richard 变换将电容器替换为开路 lambda/4 短截线。电感器有问题,因此只能将其替换为 lambda/4 短截线或 lambda/2 短截线。

 

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图 1. Richards 变换

低通不能用短截线实现,长截线也不实用。黑田恒等式允许你用一条短传输线和一个电容代替电感。因此,滤波器只是一堆由短传输线连接的开路截线。  

 

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图 2. 黑田的身份

 

LPF 可以使用较小部分的传输线来实现,每段传输线都有特定的阻抗,如低、高、低、高等。

知道可以做什么后,我们回到 NuHertz。选择低通和 Chebyshev-type 2。需要指定要求、通带、阻带、阻带插入等。使用分布式元素。NuHertz 通过这样做为您提供了很多选择。我应该选哪一个?所有这些都将在 HFSS 中实现,并比较性能、尺寸、灵敏度等。 

 

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图 3. LPF Chebyshev-II 平面滤波器的 NuHertz 设置

选择任意一个选项并导出到 AEDT。

 

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图 4. 将设计导出至 AEDT

在 AEDT 中,我们解决了所有选项。您会注意到过滤器已完全参数化。因此,可以进行优化。

 

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图 5:NuHertz 中的所有实现

以下是 NuHertz 预测与 HFSS 计算的对比。由于 HFSS 是 3D EM 求解器,因此它更准确。您可以使用优化器使设计相同或改善响应。

 

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图 6:HFSS 与 NuHertz 插入(绿色 HFSS,蓝色 NuHertz)

 

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图 7:HFSS 与 NuHertz 回波损耗(绿色 HFSS,蓝色 NuHertz)

下面是一个表格,总结了拓扑结构之间的差异。尺寸以毫米为单位。所有方法的长度都相同,除了间隔短截线,它们相当长。对于滤波器的宽度,观察结果相同, 

执行

长度

高度

插入

@0.8GHz

回波损耗

@0.8GHz

插入@2GHz

阶梯式短截线谐振器

53.38

17.66

-1.49

-6.20

-50.00

阶梯式短管谐振器分离

54.05

18.56

-1.72

-5.54

-19.27

单根谐振器

60.40

14.83

-2.04

-4.81

-27.13

间隔短截线

147.07

40.86

-0.9

-9.00

-9.00

径向谐振器

 55.92

16.70

-1.81

-5.38

-20.30

径向谐振器分裂

55.53

16.05

-2.02

-4.89

-19.27

表 1:LPF 拓扑

在 Nuhertz 中,为每种类型添加了以下注释:

执行

为什么要用它?

阶梯式短截线谐振器

标称一实现传输零点

阶梯式短管谐振器分离

与上面的类似,但用于谐振器太大的情况

单根谐振器

当单侧存根太宽时很有用。

间隔短截线

有助于保持可实现的几何形状和低频响应精度。

径向谐振器

当矩形短管太宽时很有用,因为它可以最小化 T 型接头的宽度,并在需要长而粗的部分时减小物理尺寸。

径向谐振器分裂

当单个径向谐振器太宽时很有用。

 

所有选项都有平滑的曲线,除了间隔短截线,它有波纹。即便如此,它的平均插入率最高,下降幅度也最大。同样,在通带之后,间隔短截线更稳定,下降速度更快。

 

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图 8:回波损耗

 

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图 9:高达 1 GHz 的回波损耗

 

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图 10:高达 1 GHz 的插入平坦度

 

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图 11:插入频率高达 1 GHz

 


http://www.ppmy.cn/ops/136015.html

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