腔体交叉同轴滤波器设计传输零点位置的判定图中A、B端口间的串联电感代表感性耦合,对传输信号相移约−90o,串联电容表示容性耦合,对传输信号相移约+90o。
并联电容电感回 路代表谐振器,在谐振点处相移为零,在谐振频率低端呈现约+90o相移,在谐振频率高端呈现约−90o相移。
因此,滤波器的交叉耦合可 用示意图2表示,图中含有编号的圆圈代表谐振器,其间的电感与电容表示谐振器之间的耦合关系,其他数字表示信号相移度数。
如果首尾输入输出谐振器(图2中1与3或1与4)间的各传输通道附加相移相反,传输信号破坏性叠加的结果会 在传输通带带边生成传输零点,谐振器的相移特性决定了传输零点在通带高端或低端,而交叉耦合强度决定其距通带中心的位置,耦合越 强,传输零点距通带越近。
因此,图2中的交叉耦合确定了传输零点的相对位置与个数。
在图2中,结构(a)的传输通带高端带边出现一个 传输零点,这是由于只有在谐振器2的谐振频率高端,主传输通道(1→2→3:相移为−90o−90o−90o=−270o)与交叉耦合通道(1→3:相 移为−90o)间的相移才是相反的;结构(b)在通带低端带边出现一个传输零点;结构(c)在通带高端与低端带边各出现一个传输零点;结构 (d)中不出现实频率传输零点,但出现虚频率零点,使其通带内的群时延特性更平坦[1];结构(e)中两条交叉耦合通道导致通带高端带边出 现两个传输零点;结构(f)中两条交叉耦合通道使得通带低端带边出现两个传输零点。
新锐科技技术部2007-12-28腔体布局的设计根据设计目标,依据上文的零点判定方法,选 择布局由于分布参数电路的特点,交叉耦合多为 平面内实现;实现交叉的方法有限;偶数 节数耦合器多用并排方式,奇数可以是中 线对称结构 一下实例一个PHS频段的滤波器设 计,选择4节设计,1-4节交叉 in out *红色箭头表示交叉耦合;可以有多 种选择新锐科技技术部 2007-12-28耦合系数选择耦合系数选择难度较大,因为我不会复杂的 矩阵计算,看都看不懂惭愧。
我们可以找到 带优化功能的电路仿真软件比如 ADS,AWR,Ansoft Designer 等都不错。
我 使用的是AWR.电路模型如下。
推荐使用 AWR,感觉不错 而其准确度也不错 使用他 做天线 的馈电 网络 仿真结果 做出来POR T P= 1 Z=50 OhmPHASE2 ID= P6 A=a13 Deg S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k13 Ohm交叉耦合的容 性和感性由角 度A控制。
因为同轴耦合 用的是感性耦 合所以A=-90 度PHASE2 ID =P4 A=9 0 Deg S=0 Deg F=0 GH z Zo=sqrt(Qe*50 ) OhmQe= 62.8 F0=1.9 065 k12= 0.012 k13=0 .001543 k23= 0.0096 0317696 196696 a1 3=90依照此方法可以建立任 何的电路模型,现在只 要设置软件让他优化参 数就可以了呵呵,懒人 的做法。
优化的初始值 可以和一般的滤波器一 样查表得到k和Qe;因为 交叉耦合量很小,所 以,其他的K变化不是 很大。
如果优化后的余 量较大可以减少节数, 反之增加。
PH ASE2 ID=P5 A= 90 De g S= 0 Deg F=0 GH z Zo=sqrt(Qe*5 0) OhmPHASE2 ID=P1 A=-9 0 Deg S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k12 OhmPHASE2 ID= P2 A=-90 De g S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k23 OhmPH ASE2 ID =P3 A= -90 Deg S= 0 Deg F=0 GH z Zo=1/ k1 2 Ohm(空气微带),查表计算的 归一化的数 和hfss很接近,据需要乘以 端口阻抗 谐振回路电容 =电感,小心 单位PORT P= 2 Z=50 Oh mPLC ID= LC1 L=10 00/(2*3.1415 9*F0) pH C= 1000/(2*3.141 59*F0 ) pF也很近似。
新锐科技技术部PLC ID=LC 2 L= 1000/(2*3.1 4159*F0) pH C =1000 /(2*3 .14159*F0) pFPLC ID =LC3 L= 1000/(2*3.1 4159*F0) p H C =1000 /(2*3 .14159*F0) pFPL C I D=L C4 L =1000 /(2*3 .14159*F0) pH C =10 00/(2*3.1415 9*F0) pF2007-12-28耦合系数选择-结果 耦合系数选择 结果频率:1893MHZ~1920MHZ 频带:17MHZ 因为是学习所以其他的 指标是随意设定的,只 为证明设计方法的可行 性。
0F 0=1.906 k12=0.012交叉耦合系数k13=0.001543 Q e= 62.8G ra p h 1k23= 0.009603-2 0-4 0-6 0D B (|S (2 ,1 )|) X G S M 4 u n it D B (|S (1 ,1 )|) X G S M 4 u n it-8 0 1 .8 1 .8 5 F re q u e n c y (G H z) 1 .9 1 .9 5新锐科技技术部2007-12-283D结构建模及仿真 结构建模及仿真新锐科技技术部2007-12-28单腔参数确定_ 单腔参数确定 建模目的:得到单腔的谐振频率 和检验无载Q是否满足要 求。
一般大于2500腔体25x25x39; h=39a=25 a=25新锐科技技术部2007-12-28单腔参数确定_ 单腔参数确定 建模1.选择selection Mode 为Eage 2.选择模型的4个边 3.点击fillet the selectiong eages 4. 对话框中输入6。
因为加工内 腔的拐角不可能做成直角,由铣 刀的半径决定倒角的大小,是因 为我一直用φ12铣刀,所以输入 为6.新锐科技技术部2007-12-28单腔参数确定_ 单腔参数确定 建模内导体的半径为 Rin=5mm高 Hin=25mm,因为顶 端界面形成的集总 电容存在,长度小 于1/4波长,半径越 大,越小得多。
材料为pec 选择直径为当地市 场容易购得材料为 准设计。
半径Rin=5;高度Hin=25; 半径新锐科技技术部2007-12-28单腔参数确定_ 单腔参数确定 建模按右图画第2个圆柱(绿 色的),材料为PEC;用于 把内导体内挖个洞,用于 他配合销钉调整频率相减操作快捷按 钮 半径4;高度-hin+5;中 心坐标0,0,hin新锐科技技术部2007-12-28单腔参数确定_ 单腔参数确定 建模制作频率调节柱在 0,0,h处建立一个圆柱,方向向 下,半径为3mm,高度为FreqTurn=5mm Ok,模型建立赶紧保存!!! 因为我在进行下一页的操作时经常非法操 作自动推出,所有的操作都白费了腔体长宽 腔体高度 内导体半径 内导体高度 频率微调柱为了方针速度的提高可以设置对称面: 选中所有的object;然后 右 键菜单>Edit>Boolean>split,选择XZ或者Yz面切开,保留一半; 然后在Selection Mode 选项里面改为Face.软后选择腔体 的断面 右键菜单>Assign Boundray>Symmetry对话框中选择Perfect H 对称就可以了。
新锐科技技术部2007-12-28谐振频率的最小搜索值单腔找最低谐振频率设置为1。
单腔找最低谐振频率设置为1。
最大迭代次数最少次。
迭代收敛目标。
最少跌代次数不小于6次选择FreqTurn=8为两个腔体的距离,输入建立如图的长方体连接2个腔体。
W=8是将来两个腔体的间距,wl=6mm是中间的连接缝隙的大小。
因为使用了对称面,将来的开缝宽度实际是2*wl=12mm 合并后手动设置下面3部分的网格,使用默认的长度即可。
添加Setup参数类似单腔的Setup设置,注意Modes为2K_turn中心频率Mode 1 谐振频率Mode2 协志频率有何系数选择k_turnWl=5Wl=6Wl=7其中wl=6时,曲线平滑,而且k 范围从0.005到0.06,包含我们需要的k 范围;我们分别取下面数值作为整体模型耦合销钉的尺寸。
k18.521psPs=9mm 用以调整天线和谐振柱子的距离一定是无缝连接的,不要合并。
图的真空的中空圆柱和上面家里的端口相接。
参数扫描我们使用ps=9,10,11;ph=5,9,13,17,21,25,26。
查看结果,以上的仿真我们看的是频率,这个我们关心的是Q值。
我们取ps=9,ph=23.这里由一对频率这里由一对频率找到规律把他们的中心点移动到中心频率上看看我们得到了什么。