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“single”,画腔体,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53mm、50mm和65mm 命名该谐振腔为“cavity”,画谐振杆,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7.5mm。谐振杆高度为63mm 命名谐振杆为“resonator”,画圆盘,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15mm，圆盘厚度为-2mm 使用unite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，设置参数，初始化谐振杆内径为6.5mm，谐振杆孔深为-50mm 使用subtract命令把内孔从谐振杆上减去,画调谐螺杆,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 2.5mm，调谐螺杆长度-10mm,定义材料、边界,把cavity定义为空气，resonator 和screw定义为银，把cavity定义 为Finite Conductivity边界 电导率设置为61000000 不定义边界则默认为Perfect E。,HFSS-solution type中选择求解 方式为Eigenmode,仿真设置,右键点击项目窗口中的Analysis, 选择Add solution setup,在弹出 对话框中做如图设置。点击工具栏 上的analyz图标开始求解,查看结果,点击工具栏上的solution data图标在弹出 的对话框中选择Eigenmode Data，可以 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， 使单腔主模谐振频率为465MHZ左右。 这里把圆盘半径设置为18.5mm，谐振频 率456.81MHZ，无载Q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Edit中的copy和past把第一步中所 有的元件复制一份。,移动第二个单腔位置,使用MOVE命令把所复制的元件沿y轴 移动“腔体_y+窗口厚度”的距离，其中 窗口厚度初始化为4mm。,画 窗 口,画一个长方体，起始坐标定为“0，腔体_y,窗口高度”窗口高度初始值 0mmXsize为“窗口大小”初始化值20mm，Ysize为“窗口厚度” Zsize为“腔体_z-窗口高度”。,合并腔体,把窗口命名为“window”定义材料为空气 使用unit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。,画耦合螺杆,画一个圆柱体，起始坐标为“窗口大小/2,腔体厚度/2,腔体_z” Radios为“耦合螺杆半径”初始值2.5mm Height为“耦合螺杆长度”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 （这时候不需要考虑腔体的无载Q值），在项目管 理窗口中把“setup1”中的“Number of”由1改为2 边界改为Perfect E,开始运算。,查看结果计算耦合系数,在solution data中查看结果，把求得的两个频率 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 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“Draw Line”命令画抽头轨迹线第一个点坐标： “腔体_x/2,抽头位置，0”抽头位置初始化为10mm； 第二个点坐标“腔体_x/2,抽头位置，抽头高度” 抽头高度初始化为35mm；第三个点坐标： “腔体_x/2，0 ，抽头高度”,画 抽 头（一）,在xz平面画圆，中心点为“腔体_x/2,0,抽头高度” 半径为“抽头半径”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 中选择Edit-Sweep-Alone Path.,画 端 口（一）,画一个圆柱体，中心坐标“腔体_x/2,0,抽头高度” 半径为“抽头半径”长度为“端口长度，初始化为-10mm,画 端 口（二）,画一个圆柱体，中心坐标“腔体_x/2,0,抽头高度” 半径为“端口半径”长度为“端口长度” 端口半径初始化为2.3mm（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。,画 端 口（三）,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 “0，腔体_y+窗口厚度，0”第二镜像点“0，1，0”。,定 义 端 口,把求解模式改为“Driven Modal” 在“S”下拉菜单中把“object”改为“face”,选中port1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。,仿 真 结 束,分 析 设 置,在项目管理窗口中如图添加设置,扫 描 设 置,右键点击“Setup1”选择“Add Sweep” 如图输入扫描参数。点击Display。,开始运算,查 看 结 果（一）,右键点击项目管理窗口中的Results，选择Creat Report，在Traces对话框中添加s11、s12绘制曲线,查 看 结 果（二）,在曲线图中可以看到，中心频率在450MHZ左右， 谐波在2.3GHZ附近产生。,