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

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。

 

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。  

 

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。 

 

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。

 

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。

 

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。

 

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

 

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。

 

图 8：回波损耗

 

图 9：高达 1 GHz 的回波损耗

 

图 10：高达 1 GHz 的插入平坦度

 

图 11：插入频率高达 1 GHz

 

原文地址：https://blog.csdn.net/jkh920184196/article/details/143623190

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