微带波导转换Word文档下载推荐.docx
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图1和图2中所示为常用微带探针转换结构图,我们采用H面微带探针转换的结构。
探针从波导宽面插入,并且探针平面与波导窄面垂直。
微带过渡段我们采用渐变结构。
通过优化探针插入深度d,微带变换器的长度
,探针和微带变换器各自宽度
,波导的微带插入处到波导短路处的距离
,得到满足指标的结果。
图1H面微带探针转换结构图
图2E面微带探针转换结构图
二、设计过程:
(1)利用ADS软件里的微带计算工具得出中心频率为33.5
处的微带的宽度
,如图3所示。
图350欧姆微带线宽
(2)在HFSS中建立仿真模型如图4所示,包括微带金属条,微带基板,以及包围空气腔三部分。
利用对称性以
面为对称面切掉一半可以减少计算时间。
图4仿真模型
(3)设置三部分的材料属性,其中微带金属条为
,微带基板为Duriod5880(厚度
,相对介电常数
)。
包围空气腔设为真空(默认)。
(4)设置波端口1,2。
都为1个模式,如图5。
图5波端口1波端口2
(5)设置边界条件如图6。
其中微带被包围空气腔的上面设置辐射边界,对称
面设置为PrefectH面。
图6边界条件
(6)设置求解,扫频。
然后设置5个优化变量(优化探针插入深度以及微带变换器的长度
,宽度
),优化目标即为设计指标。
三、设计结果及存在问题分析:
通过优化得到最佳优化值如下图7中所示:
图7优化变量
优化结果为:
图8优化结果图
驻波比在整个频段内均小于1.2,插入损耗在整个频段内均小于0.3
,故在全频段内满足设计要求。
设计中需要注意的问题:
(1)利用对称性可以减少网格数量,缩短计算时间。
(2)端口2有多个模式,需要设置为1个模式。
(3)微带厚度不为零。
(4)设置包围空气腔要将微带基板包围。
(5)微带波端口(端口2)设置不能太小,否则会造成人为遗漏部分场。
(6)约束腔开口宽度选取要适当,当波导开口的横向尺寸变小以后,波导中边壁横向尺寸的突变会带来额外的反射。
因此,横向开口的尺寸也不是越小越好。
选择的原则是不能传播高次模,并对高次模有足够衰减的前提下越大越好。
腔体滤波器设计报告
设计下表中所示的通路2对应的滤波器
序号
项目
单位
需求规格(研发填写)
需求规格(供应商)
差异说明
功能/性能指标
通路1(PORT2)
MHz
806~960(PORT2~PORT1)
通路2(PORT3)
1710~1880(PORT3~PORT1)
通路4(PORT5)
2200~2500(PORT5~PORT1)
端口驻波比
≤1.3
端口隔离度
dBc
≥80dB
插入损耗
dB
≤0.8dB
三阶互调
≤-140dBc(+43dBm×
2)
带外抑制
最大输入功率
W
100
端口阻抗
ohm
50
带内波动
≤0.6
接头形式
N-F
生命周期
成熟
FIT(失效率)
FITS
500ppm
环境适应性要求
工作温度范围
℃
-30~50
存储温度范围
-40~55
一、理论分析
(1)腔体耦合滤波器的介绍
腔体耦合滤波器是一种具有普遍意义的窄带滤波器结构。
研究这种结构的设计具有重要意义。
在谐振腔数量相同的条件下,广义切比雪夫滤波器在通带附近的具有选择性好、插损小的特点。
滤波器的谐振腔体有多种类型,包括介质谐振器、同轴谐振器、波导谐振器、螺旋谐振器和平面结构谐振器等。
(2)选择滤波器腔体结构考虑的因素
腔体体积;
Q值;
寄生通带;
可调范围可实现的带寛;
耦合结构;
耦合结构的灵敏度;
对不需要模式的耦合隔离;
功率容量;
温度稳定性等。
(3)腔体耦合滤波器设计的基本思路
从集中参数低通原型出发,经过频率变换获得集中参数电路模型。
然后用不同的结构去实现。
由耦合矩阵出发设计腔体耦合滤波器。
(1)利用CoupleFil软件来确定设计参数。
受温度漂移、击穿功率和群时延等技术指标的限制,滤波器设计的工作带寛要比用户要求的带寛宽一些。
通常,设计带寛比用户要求大20%左右。
由此得出采用7腔直接耦合即可满足指标,以下为7腔设计的参数图:
(2)单腔仿真
选择梳状结构腔体,梳状结构腔体的大小和杆的粗细主要影响腔体Q值。
可根据谐振杆的尺寸适当选择腔体尺寸和谐振杆其它尺寸的初值。
通过单腔仿真应该获得如下信息:
1工作模式的谐振频率;
2通过计算与工作模式相邻模式的频率,确定寄生通带的大概位置;
3通过计算腔体Q值,确定滤波器的插损;
4通过计算腔体内的场分布,确定滤波器电场最大点的位置和场强。
仿真模型如下:
(3)腔体间耦合结构仿真
通常,腔体间主耦合通道选择空间耦合或膜片耦合。
探针耦合和耦合环耦合常用于交叉耦合。
直接耦合较少采用。
如果不考虑耦合结构所占的空间大小,我们可以选择空间耦合作为腔体间的耦合结构。
建立耦合结构模型全部材料选择理想材料(金属=PEC;
介质无耗);
如果,不关心寄生通带的影响,计算模型可以利用对称性。
(4)设计输入输出结构
使用容性耦合,容性耦合的特点:
1电耦合;
2耦合量与天线和杆之间的距离以及耦合点的位置有关。
(5)得到HFSS仿真模型并且得出仿真结果
仿真结果如下:
讨论:
一般要对最后的滤波器实体模型作参数分析;
优化和稳定性分析,同时PASS数足够大和误差的设置足够小,才可以保证仿真中结果的收敛。
通常,对滤波器的优化是在等效电路分析的阶段。
参数分析使用实体模型是在部分结构分析中使用。
如果,实体模型正确,仿真方法得当,计算结果是可信的。
实验不足讨论:
由上述图形可知该滤波器的带内平坦度并不是太好,而且带外抑制性也有待提高,总而言之就是矩形系数并未达到要求。
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