hfss腔体滤波器设计实例

　　在微波带通滤波器的设计中，我们经常采用腔体交指型结构。它具有插损小、带外抑制度高、结构紧凑、体积小等优点。

　　对于腔体交指型带通滤波器的设计，现在比较广泛的的思路是：只考虑相邻两耦合杆之间的耦合关系，忽略相邻杆以外的边缘电容的影响，因而采用两个沿结构传输的TEM正交模来描述，即奇模和偶模。而实际在这种滤波器结构中所有的谐振杆之间都存在耦合，因此这种方法只是一种简化的近似设计。采用这种方法设计的产品性能差，表现在带内插损和波纹大，矩形系数不好等，一般无法满足现在通讯的要求，我们还要花大量的精力对滤波器进行调整，以提高其性能。甚至需要重新加工再生产，这大大增加了产品的研制成本和周期。

　　因此我们必须对滤波器进行精确的设计，即在工程设计中将所有谐振杆的耦合都考虑进去，而这不是传统的手工计算可以完成的，必须借助计算机软件进行辅助设计。

　　自上世纪70年代以来，CAD工具在微波工程领域得到越来越广泛的应用。经过多年的发展，目前国内外已有多种微波CAD软件，而以Ansoft 公司的HFSS效果最佳。通过该软件我们可以方便的得到各种物理模型，进而对该模型进行电磁场的仿真。计算结束后我们就可以得到所需的场结构和相关的S参数，也就知道了该滤波器的电性能情况。

　　本文用一个实例介绍了一种设计思路，借助计算机利用Ansoft 公司的HFSS软件对腔体交指型滤波器进行精确设计，实验表明用这种方法设计的滤波器有通带平坦、插损小、精确度高等特点。

　　hfss腔体滤波器设计实例

　　下面通过一个S波段的五级滤波器的设计实例加以说明。

　　首先我们通过简化的近似计算得到该滤波器的几何数据的初值，由于这类滤波器的粗略设计的方法已经很成熟，因此这里不进行详细介绍，直接给出（详细情况可参看《现代微波滤波器的结构与设计》）。但这一步也是非常重要的，初值的好坏直接关系到我们利用软件计算优化的快慢。

　　我们知道，对交指型滤波器的理论分析由平行耦合线滤波器演化而来。级数的计算仍遵从同样的公式，滤波器的通带中心频率由谐振杆的长度决定，而通带的带宽则主要取决于各谐振杆的耦合，间距呈对称分布。谐振杆的长度因谐振杆的开路终端效应而略小于四分之一波导波长。

　　下图是所设计滤波器的模型图: