H面电感膜片波导带通滤波器的综合设计.PDF

H 面电感膜片波导带通滤波器的综合设计 案例简介 该案例介绍了如何通过软件 WASP-NET 的滤波器综合设计向导设计一个 H 面电感膜片 带通滤波器的设计。 传统的设计方法需要工程师从设计指标出发通过计算得出归一化低通原型参数，再通过 3D 电磁仿真逼近对应的耦合系数等，最终整体调谐优化，完成滤波器的设计。整个过程繁冗 费时，WASP-NET 的滤波器综合设计向导能够让软件代替工程师自动完成这部分的设计工作， 从而大大提高了工作效率。 WASP-NET 软件是业内第一个采用了快速 MM（模式匹配法）与 FE（有限元）/ MoM （矩 量法）/ FD （有限差分） 四种方法的混合求解技术的电磁仿真软件（后续 8.0 版本已经加入 FEBI，MOM/PO 求解器），具有求解精度高、计算速度快的特点。该软件主要用于波导结构的 微波器件及天线的设计仿真优化，多达 11 种的综合工具能帮助设计师快速完成波导滤波器、 缝隙阵天线、喇叭天线等的设计工作。 模型设置 滤波器的设计指标如下： 通带中心频率 f0=14.5GHz； 带宽 14.3-14.7GHz； 回波损耗小于 -20dB； f0±500MHz 处的带外抑制 S21-50dB； 耦合结构形式选用 H 面的电感膜片。 根据频率响应特性，应选择 WR-62 型的标准波导作为该滤波器的主波导结构。 综合设计前，在 WASP-NET 中设置仿真频率范围 13.5GHz-15.5GHz，频率采样点数设置为 200。其他基本参数设置：最大高次模对应的截止频率设置为 600GHz，连接比例为设置为 10%； x-z 面设置为电对称面，y-z 面设置为磁对称面；不连续性设置为 H 面。具体如下图所示： 图 1 截止频率设置 图 2 对称面设置 图 3 不连续性设置 采用滤波器综合设计向导 Filter Wizard，首先设置技术指标参数，如下图所示： 图 4 技术指标参数设置 上图通带内的指标参数设置中，在原始技术指标的基础上向两侧各留出了 50 MHz 的保 护带宽，同时带内的回波损耗也在原来的基础上留有 10dB 的余量，这样可以保证由于制造 公差及温度变化引起频率漂移后滤波器的性能仍然良好并满足技术指标。 选择 H 面电感膜片作为谐振腔之间的耦合结构，并设置具体耦合元件的结构变量及尺寸， 本案例中将膜片宽度设置为待计算综合的调谐变量，设置该变量的优化调谐范围，以便综合 出满足指标的滤波器结构，具体设置如下图所示： 图 5 选择耦合结构并设置相应参数及调谐变量 结构参数设置完毕后，可计算出归一化低通原型参数，具体结果如下图所示： 图 6 归一化低通原型参数计算及带内插损估算 上图中，还可以根据单元腔体的无载