Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設(shè)計課件

1、使用Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設(shè)計,1,PPT學(xué)習(xí)交流,設(shè)計目標(biāo),1.仿真一個53mm50mm65mm的單腔，使其諧振頻率在465MHZ，記錄無載Q值。 2.用凡谷濾波器設(shè)計軟件查看插損以及帶外抑制，并確定各耦合系數(shù)。 3.仿真該尺寸腔體的窗口大小，使其耦合系數(shù)為0.01左右。 4.濾波器的諧波仿真，觀察該單腔尺寸濾波器的諧波位置。,2,PPT學(xué)習(xí)交流,確定單腔尺寸記錄Q值,3,PPT學(xué)習(xí)交流,HFSS 作 圖,新建一個設(shè)計，命名為“single”,4,PPT學(xué)習(xí)交流,畫腔體,畫一個長方體諧振腔，把各邊長度設(shè)置為參數(shù)，分別初始化為53mm、50mm和65mm 命名該諧振腔為“c

2、avity”,5,PPT學(xué)習(xí)交流,畫諧振桿,從諧振腔底部中心畫諧振桿，設(shè)置參數(shù)，并初始化諧振桿半徑為7.5mm。諧振桿高度為63mm 命名諧振桿為“resonator”,6,PPT學(xué)習(xí)交流,畫圓盤,從諧振桿的頂部往下畫一個圓盤，設(shè)置參數(shù)，初始化圓盤半徑為15mm，圓盤厚度為-2mm 使用unite命令合并諧振桿和圓盤,7,PPT學(xué)習(xí)交流,畫諧振桿內(nèi)孔,從諧振桿的頂部往下畫一個內(nèi)孔，設(shè)置參數(shù)，初始化諧振桿內(nèi)徑為6.5mm，諧振桿孔深為-50mm 使用subtract命令把內(nèi)孔從諧振桿上減去,8,PPT學(xué)習(xí)交流,畫調(diào)諧螺桿,從腔體的頂部往下畫調(diào)諧螺桿，設(shè) 置參數(shù)，初始化調(diào)諧螺桿半徑為 2.5mm，

3、調(diào)諧螺桿長度-10mm,9,PPT學(xué)習(xí)交流,定義材料、邊界,把cavity定義為空氣，resonator 和screw定義為銀，把cavity定義 為Finite Conductivity邊界 電導(dǎo)率設(shè)置為61000000 不定義邊界則默認(rèn)為Perfect E。,HFSS-solution type中選擇求解 方式為Eigenmode,10,PPT學(xué)習(xí)交流,仿真設(shè)置,右鍵點擊項目窗口中的Analysis, 選擇Add solution setup,在彈出 對話框中做如圖設(shè)置。點擊工具欄 上的analyz圖標(biāo)開始求解,11,PPT學(xué)習(xí)交流,查看結(jié)果,點擊工具欄上的solution data圖標(biāo)在

4、彈出 的對話框中選擇Eigenmode Data，可以 看到該腔體的主模諧振頻率。,改變諧振桿尺寸，一直到滿足頻率要求， 使單腔主模諧振頻率為465MHZ左右。 這里把圓盤半徑設(shè)置為18.5mm，諧振頻 率456.81MHZ，無載Q值3744.9,12,PPT學(xué)習(xí)交流,確定窗口尺寸,13,PPT學(xué)習(xí)交流,說 明,使用設(shè)計軟件得出各腔之間耦合系數(shù)。 用HFSS的耦合雙腔模型可以求得兩個腔的諧振頻率。 把諧振頻率帶入以下公式計算耦合系數(shù)K k=2*(f1-f2)/(f1+f2) 或者使用工作站中matlab里計算程序計算耦合系數(shù)K值。 在這一部分講到如何使用HFSS計算窗口大小使其耦合系數(shù)為0.0

5、1左右。,14,PPT學(xué)習(xí)交流,畫第二個單腔,使用Edit中的copy和past把第一步中所 有的元件復(fù)制一份。,15,PPT學(xué)習(xí)交流,移動第二個單腔位置,使用MOVE命令把所復(fù)制的元件沿y軸 移動“腔體_y+窗口厚度”的距離，其中 窗口厚度初始化為4mm。,16,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 窗 口,畫一個長方體，起始坐標(biāo)定為“0，腔體_y,窗口高度”窗口高度初始值 0mmXsize為“窗口大小”初始化值20mm，Ysize為“窗口厚度” Zsize為“腔體_z-窗口高度”。,17,PPT學(xué)習(xí)交流,合并腔體,把窗口命名為“window”定義材料為空氣 使用unit命令把前面畫的兩個單腔和窗口 合并，得

6、到如圖的一個耦合腔體。,18,PPT學(xué)習(xí)交流,畫耦合螺桿,畫一個圓柱體，起始坐標(biāo)為“窗口大小/2,腔體厚度/2,腔體_z” Radios為“耦合螺桿半徑”初始值2.5mm Height為“耦合螺桿長度”初始值-10mm,19,PPT學(xué)習(xí)交流,定義材料開始運算,把腔體材料定義為空氣，其余材料全部為理想導(dǎo)體 （這時候不需要考慮腔體的無載Q值），在項目管 理窗口中把“setup1”中的“Number of”由1改為2 邊界改為Perfect E,開始運算。,20,PPT學(xué)習(xí)交流,查看結(jié)果計算耦合系數(shù),在solution data中查看結(jié)果，把求得的兩個頻率 帶入耦合系數(shù)公式k=2*(f1-f2)/(

7、f1+f2)=0.004487 如此，改變窗口大小或者耦合螺桿參數(shù)直到 耦合系數(shù)滿足要求。這就是窗口大小的確定方法,21,PPT學(xué)習(xí)交流,驅(qū)動模腔體確定諧波位置,22,PPT學(xué)習(xí)交流,說 明,確定諧波的時候如果只用一個腔體則結(jié)果與實際情況相差較大，我們常用2個耦合的腔體來確定諧波位置。 因為飛桿的影響，用這種方法得出的結(jié)果只能近似的模擬諧波。當(dāng)飛桿對諧波影響很大時這種方法就不適用了，這種情況較少發(fā)生。,23,PPT學(xué)習(xí)交流,畫抽頭軌跡線,使用“Draw Line”命令畫抽頭軌跡線第一個點坐標(biāo)： “腔體_x/2,抽頭位置，0”抽頭位置初始化為10mm； 第二個點坐標(biāo)“腔體_x/2,抽頭位置，抽頭

8、高度” 抽頭高度初始化為35mm；第三個點坐標(biāo)： “腔體_x/2，0 ，抽頭高度”,24,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 抽 頭（一）,在xz平面畫圓，中心點為“腔體_x/2,0,抽頭高度” 半徑為“抽頭半徑”初始化值為1mm,25,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 抽 頭（二）,同時選定圓和軌跡線，右鍵點擊它們，在彈出菜單 中選擇Edit-Sweep-Alone Path.,26,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 端 口（一）,畫一個圓柱體，中心坐標(biāo)“腔體_x/2,0,抽頭高度” 半徑為“抽頭半徑”長度為“端口長度，初始化為-10mm,27,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 端 口（二）,畫一個圓柱體，中心坐標(biāo)“腔體_x/2,0,抽頭高度” 半

9、徑為“端口半徑”長度為“端口長度” 端口半徑初始化為2.3mm（保證端口50ohms）,把大圓柱減去小圓柱，剩下部分的定義材料為空氣。,28,PPT學(xué)習(xí)交流,畫 端 口（三）,把已經(jīng)畫好的抽頭和端口復(fù)制一份，使用“Mirrow” 命令，把復(fù)制品鏡像到另一邊，第一個鏡像點為 “0，腔體_y+窗口厚度，0”第二鏡像點“0，1，0”。,29,PPT學(xué)習(xí)交流,定 義 端 口,把求解模式改為“Driven Modal” 在“S”下拉菜單中把“object”改為“face”,選中port1的端面，右鍵點擊如圖選擇端口 用同樣的方法定義另外一個端口。,30,PPT學(xué)習(xí)交流,仿 真 結(jié) 束,31,PPT學(xué)習(xí)交流,分 析 設(shè) 置,在項目管理窗口中如圖添加設(shè)置,32,PPT學(xué)習(xí)交流,掃 描 設(shè) 置,右鍵點擊“Setup1”選擇“Add Sweep” 如圖輸入掃描參數(shù)。點擊Display。,開始運算,33,PPT學(xué)習(xí)