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濾波器/諧振腔

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濾波器/諧振腔
cst　
CST微波工作室在解決濾波器問(wèn)題上提供多種有效的途徑：
微波工作室的本征模求解器求解諧振頻率和相應(yīng)的本征場(chǎng)。這些結(jié)果再通過(guò) 模式分析將耦合考慮進(jìn)去進(jìn)而得出整個(gè)系統(tǒng)的S參量矩陣。
時(shí)域求解器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行瞬態(tài)分析求得S參量。對(duì)于高Q值結(jié)構(gòu)，可使用自回朔濾波器功能以壓縮總的仿真時(shí)間。
1997年《歐洲微波工程雜志》所刊登的考題充分展示了CST軟件在計(jì)算復(fù)雜濾波器結(jié)構(gòu)中的精度
通過(guò)一個(gè)三柱梳狀濾波器，可以看到如何使用CST微波工作室來(lái)進(jìn)行濾波器的調(diào)協(xié)。
微波工作室的精度通過(guò)與球形諧振腔的解析結(jié)果的比較得以驗(yàn)證。

八柱梳狀濾波器 [table=90%]
共面波導(dǎo)諧振腔
cst　

K. Hettak, N. Dib, A.-F. Sheta, S. Toutain等人在"A Class of Novel Uniplanar Series Resonators and their Implementation in Original Applications," IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 46, no. 9, pp. 1270-1277, Sept. 1998中提出了一個(gè)精巧的毫米波共面諧振腔。

我們用CST微波工作室的自適應(yīng)網(wǎng)格算法對(duì)其進(jìn)行了仿真。

三維共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。計(jì)算所得阻抗：46.7Ohms

  • Al2O3基，e r = 9.8，高=0.252 mm

  • 鍍金帶線厚= 3 um

  • 帶線距地=0.1 mm

  • 諧振腔槽寬=0.025 mm

  • 諧振腔槽最大長(zhǎng)度=1.025 mm

  • 諧振腔槽最小長(zhǎng)度=0.5 mm

計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果吻合甚佳。通過(guò)四次自適應(yīng)網(wǎng)格的迭代得到上述結(jié)果。耗時(shí)9分鐘（PII 400 MHz）
二端口介質(zhì)濾波器
cst　
這里示出的是含有兩個(gè)介質(zhì)環(huán)同軸輸入輸出結(jié)構(gòu)的濾波器。兩個(gè)介質(zhì)環(huán)構(gòu)成了兩個(gè)相互耦合著的諧振腔，從而使其成為一個(gè)高Q值的帶通濾波器。我們使用CST微波工作室的時(shí)域求解器對(duì)此進(jìn)行了分析。

桃色：介質(zhì)環(huán)（介電常數(shù)38），蘭色：金屬，灰色：諧振腔

通帶區(qū)S參量。計(jì)算時(shí)間：15分鐘（Pentium PII 400MHz）。計(jì)算頻帶：3.5 - 6.5 GHz。自適應(yīng)濾波器的使用將計(jì)算時(shí)間縮短為三分之一。
若只想考察諧振點(diǎn)，則可以采用微波工作室的本征模求解器。此時(shí)只需不到三分鐘的計(jì)算時(shí)間。 [table]
三維電場(chǎng)分布。可以看見(jiàn)場(chǎng)在兩個(gè)介質(zhì)環(huán)處集中。
0度時(shí)電場(chǎng)幅值的等高圖…
45度時(shí)...
90度時(shí)
篇數(shù):1/1
濾波器調(diào)諧
cst　
速度與精度是使CST微波工作室成為復(fù)雜濾波器精調(diào)最佳工具的重要因素。微波工作室的兩個(gè)時(shí)域和本征模求解器是分析濾波器結(jié)構(gòu)的最佳組合。加之自恰的網(wǎng)格生成器和靈活的VBA功能，微波工作室不愧是濾波器設(shè)計(jì)者的法寶。.
本例給出如何用微波工作室對(duì)一個(gè)三柱梳狀濾波器進(jìn)行調(diào)諧。

本濾波器的要求為：
3階切比雪夫?yàn)V波器，帶寬=10 MHz，帶內(nèi)紋波=0.01 dB (1.100747 VSWR)，反射損耗=-26.3828 dB
將微波工作室用作“虛擬網(wǎng)絡(luò)分析儀”來(lái)檢查在給定的調(diào)諧范圍內(nèi)能否滿足設(shè)計(jì)要求。
有關(guān)這里所采用的濾波器調(diào)試過(guò)程的理論基礎(chǔ)請(qǐng)參閱以下兩篇文章：
1) Martin & Ness: "Coupling Bandwidth and Reflected Group-Delay Characterization of Microwave Bandpass Filters" Technical Feature in Applied Microwave&Wireless 1993, p. 86-98
2) John B. Ness: "A Unified Approach to the Design, Measurement, and Tuning of Coupled-Resonator Filters" IEEE Trans on Microwave Theory and Tech, Vol 46No.4 April 1998
濾波器的階數(shù)決定所謂的“歸一化g值”。在結(jié)果耦合系數(shù)或群速延遲時(shí)間時(shí)需要用到此值。
下步請(qǐng)看：諧振腔短路
或直接閱讀小結(jié)
1997年《歐洲微波工程雜志》考題：雙模濾波器
cst　

這是一個(gè)雙模濾波器。它是由歐洲宇航局（European Space Agency - ESA）設(shè)計(jì)、模擬和測(cè)量的。它在11GHz處有一個(gè)很窄的通帶。反射低于20dB。
1997年《歐洲微波工程雜志》將其作為公開(kāi)考題。CST是唯一一家給出正確結(jié)果的軟件公司。反射再低于20dB幾乎是不可能的，因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)對(duì)尺寸十分敏感（見(jiàn)ESA自己的測(cè)量和仿真結(jié)果）。有限元軟件均未能給出正確的結(jié)果。

ESA仿真(虛線)和測(cè)量(實(shí)線)結(jié)果

CST仿真(實(shí)線)和KCC仿真(虛線)結(jié)果

有限元軟件的仿真結(jié)果

微帶帶阻濾波器
cst　
這里給出一個(gè)微帶帶阻濾波器S參量計(jì)算的例子。此濾波器由一條彎成方形的主微帶線和三條與之垂直相連的開(kāi)路線構(gòu)成。激勵(lì)信號(hào)為一個(gè)帶寬為0到400 MHz的高斯脈沖。為對(duì)場(chǎng)的傳輸有一個(gè)直觀了解，在給定的頻點(diǎn)處設(shè)置了三維場(chǎng)記錄。由此，可以清楚地看到通帶內(nèi)的良好傳輸及阻帶內(nèi)波的全反射。

蘭色：微帶線。淺紅：介電常數(shù)為15的基片�？傞L(zhǎng)：225mm。微帶厚度：0.1mm

0到400 MHz的S參量。200到270 MHz間為阻帶

[img=300,206][/img]

表面電流：阻帶內(nèi)230 MHz

[img=300,206][/img]

表面電流：通帶內(nèi)120 MHz

二端口介質(zhì)濾波器的模式分析
cst　
這里示出的是含有兩個(gè)介質(zhì)環(huán)同軸輸入輸出結(jié)構(gòu)的濾波器。兩個(gè)介質(zhì)環(huán)構(gòu)成了兩個(gè)相互耦合著的諧振腔，從而使其成為一個(gè)高Q值的帶通濾波器。我們使用CST微波工作室的本征模求解器結(jié)合模式分析對(duì)此進(jìn)行了研究。

桃色：介質(zhì)環(huán)（介電常數(shù)38），蘭色：金屬，灰色：諧振腔

由模式分析所得的通帶內(nèi)的S參量。計(jì)算時(shí)間：2分40秒（Pentium PII 400 MHz）

4.079 GHz處第一個(gè)模式的磁場(chǎng)分布

4.079 GHz處第二個(gè)模式的磁場(chǎng)分布

4.577GHz處第三個(gè)模式的磁場(chǎng)分布。此模與上圖中的第一個(gè)峰相對(duì)應(yīng)。注意：上面的S參量是在有外部耦合的情況下計(jì)算出來(lái)的；而這里的模式則是沒(méi)有外部耦合下的結(jié)果。這是為何大約相差20 MHz的原因。

4.604GHz處第四個(gè)模式的磁場(chǎng)分布。此模與上圖中的第二個(gè)峰相對(duì)應(yīng)。同理：相差20 MHz是由于外部耦合。
球形諧振腔
cst　
一個(gè)球形空腔諧振腔的第一個(gè)模式的諧振頻率的解析解為fres = 0.4367 * c / r ，c為光速，r為球的半徑。故一個(gè)半徑為10cm的真空球腔的基模頻率為：fres= 1.30919 GHz。
CST微波工作室的本征模求解器的速度和精度在此被展示得淋漓盡致。CST專(zhuān)有技術(shù)－理想邊界擬合（PBA）使得曲面邊界得到最佳擬合從而得到極為精準(zhǔn)的結(jié)果，即：fres = 1.30801 GHz 。與理論解的偏差僅：0.1%。計(jì)算時(shí)間為：1分40秒。

基模電場(chǎng)分布

相應(yīng)的等高圖

球面在網(wǎng)格上的細(xì)節(jié)。網(wǎng)格可以部分填充。球面的弧度被真實(shí)用于計(jì)算中。
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微波EDA (youglowmentor.com) 網(wǎng)友回復(fù)：

  • 網(wǎng)友回復(fù)

    怎么就這樣沒(méi)有 ？還有嗎？只是看到一片空白啊

  • 網(wǎng)友回復(fù)

    怎么回事啊 ？ 看不到的。樓主你在看看吧

  • 網(wǎng)友回復(fù)

    東西倒是好
    但好像是排版有問(wèn)題

  • 網(wǎng)友回復(fù)

    確實(shí)是一片空白......                                             

  • 網(wǎng)友回復(fù)

    怎末回事 空白呀
    請(qǐng)樓主查看下！

申明：網(wǎng)友回復(fù)良莠不齊，僅供參考。如需專(zhuān)業(yè)解答，推薦學(xué)習(xí)李明洋老師的CST培訓(xùn)視頻，或咨詢(xún)本站專(zhuān)家。

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