整理带通滤波器的设计步骤.docx
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整理带通滤波器的设计步骤.docx
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整理带通滤波器的设计步骤
带通滤波器设计流程
滤波器是具有频率选择性的双端口器件。
由于谐振器的频率选择性,所以规定的频率信号能够通过器件,而规定频率信号以外的能量被反射,从而实现频率选择的功能。
滤波器从物理结构上,就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系数组合而成,最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。
1.滤波器技术指标
1.1工作频率范围:
1060MHz±100MHz
1.2插入损耗:
0.5dBmax
1.3驻波比:
1.2max
1.4带外抑制:
>20dB@f0±200MHz
>35dB@f0±300MHz
>60dB@f0±500MHz
1.5寄生通带:
f>3500MHz以上,对衰减不作要求
1.6工作温度:
-55°Cto+85°C
1.7最大输入脉冲功率:
400W;最大输入平均功率:
20W
2.滤波器设计原理
图1滤波器原理图
3.滤波器结构选择
3.1物理结构选择
根据以上技术指标选择腔体交指型带通滤波器,主要的原因是因为它有着良好的带通滤波特性,而且它结构紧凑、结实;且容易制造;谐振杆的长度近似约为λ/4(波长)0,故第二通带在3倍fo上,其间不会有寄生响应。
它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质,谐振杆做成圆杆,还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度,而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。
3.2电路结构的选择
根据以上技术指标选择交指点接触形式,主要的原因是它的谐振杆的一端是开路,一端是短路(即和接地板接连在一起),长约λ/40,载TEM(电磁波)模,杆1到杆n都用作谐振器,同时杆1和杆n也起着阻抗变换作用。
4.电路仿真设计
如图2模型选择。
采用Ansoft公司的Serenade设计,根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑,此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计,用圆杆结构的物理方式来实现。
图2模型选择
如图3滤波器综合指标选择。
根据具体的技术指标,填入相对应的框里,根据软件与实际的误差,0.2dB带宽放至25‰。
电长度计算公式:
1Hz=λ/4=90°、λ=3x1081GHz=75mm=90o
图3滤波器综合指标
如图4矩形系数选择。
选取技术指标中要求最高的一个带外抑制点,必须保证留够8dB的余量。
图4矩形系数选择
如图5比例因子选择。
选定比例因的原则是:
一是使各谐振器的阻抗水平适当,间隙适中,二是使谐振器的Q值最佳,一般选特性阻抗为73欧左右时Q值最高,其次在规定的体积范围内,尽量把体积宽度加大,以提高腔体的Q值,从而减小其插入损耗;在宽度方向也尽量加宽,以提高谐振杆的电长度,这样以免调谐螺钉电容加载太强,影响Q值和产品的功率容量。
图5比例因子选择
如图6综合尺寸。
根据下图得出相应的物理尺寸。
图6综合尺寸
图7史密斯圆图
图8相位、延时图
图9传输、反射图
电路设计完成后,记录物理尺寸,进行三维仿真
5.三维仿真设计
采用Ansoft公司的电磁场仿真软件HFSS。
5.1进入项目管理器
打开AnsoftHFSS,(麦克斯韦)Maxwell控制面板。
将出现如下图所示的窗口。
5.2工程目录
在使用AnsoftHFSS求解时,第一步就是要创建一个目录和项目,用于存储与问题相关的数据。
在(麦克斯韦)Maxwell控制面板中打开工程目录(Projects)。
将出现如下图所示的窗口。
5.3添加新项目
执行命令菜单左上部的工程目录(Projects)块,选择新的项目(New)。
如下图所示的窗口。
在姓名栏(Name)里输入新的项目名字。
确定后将出现如下图所示的窗口。
注:
只能用字母。
5.4选择本征模软件
从软件菜单里选择本征模解(EigenmodeSolution)最初,(激励解DrivenSolution显示为可选项。
)
5.4.1激励解
选择激励解(DrivenSolution)是为了使用基于软件的有限元法去求解源激励的机构。
AnsoftHFSS计算了无源高频结构的S参数,如微带线、传输线。
软件包括后处理命令,这个命令是用于具体分析结构的电磁场特性。
使用激励解(DrivenSolution),可以计算:
●基本的电磁场量,对于开放边界而言,还可以计算辐射近场和远场。
●特性端口阻抗和传播常数。
●一般S参数和相对于具体端口阻抗归一化的S参数。
5.4.2本征模解
选择本征模解(EigenmodeSolution)用于计算某一结构的本征模或谐振。
本征模解可以找出结构的谐振频率以及谐振点的场值。
AnsoftHFSS本征模软件可以求出无耗和有耗结构的本征模,可以计算出腔的无载Q值。
Q是一个性能参数,是反映系统能量损耗的尺度。
无载Q是由于有耗材料引起的。
因为端口和源均被限制为本征模问题,因此Q的计算不包括由源引起的损耗。
下列限制不适用于本征值求解:
■端口
■电压
■电流
■磁偏置
■辐射
5.5三维建模
执行命令菜单上部选择绘制菜单(Draw)。
三维模拟窗口出现。
如下图所示
执行命令Ctrl+F3,调入宏命令出现如下图所示
编辑宏命令程序,把Serenade综合出来的物理尺寸输入宏命令程序。
如下图所示
#BEGIN:
LINESADDEDBYMACROEDITOR.DONOTEDITTHEBELOWTEXT!
Assignkh-28谐振器内孔深度
ExpAssign"kh"kh
Assignz12内腔厚度
ExpAssign"z"z
Assignh1-16首级末级调谐器深度
ExpAssign"h1"h1
Assignh3-14中间几级调谐器深度
ExpAssign"h3"h3
Assignr12.25谐振器外圆直径
ExpAssign"r1"r1
Assignr21.75谐振器内圆直径
Assignr31调谐器直径
Assigns13.83第一谐振器和第二谐振器中间耦合距离,对称
ExpAssign"s1"s1
Assigns25.3第二谐振器和第三谐振器中间耦合距离,对称
ExpAssign"s2"s2
Assignbj5第一谐振器距离腔体内腔边缘距离
ExpAssign"bj"bj
Assignc2谐振器距离腔体内腔高度距离
ExpAssign"c"c
Assignd40内腔高度
ExpAssign"d"d
Assignch20耦合探针在谐振器上的高度
ExpEval"h=d-c"
AssignhExpEval"h"以下均是宏命令自动记录值。
固定值
ExpEval"z1=z/2"
Assignz1ExpEval"z1"
ExpEval"yy1=5+bj"
Assignyy1ExpEval"yy1"
ExpEval"yy2=-yy1"
Assignyy2ExpEval"yy2"
ExpEval"hh=-h"
AssignhhExpEval"hh"
ExpEval"y1=bj+r1"
Assigny1ExpEval"y1"
ExpEval"y2=y1+s1+2*r1"
Assigny2ExpEval"y2"
ExpEval"y3=y2+s2+2*r1"
Assigny3ExpEval"y3"
ExpEval"y4=y3+s2+2*r1"
Assigny4ExpEval"y4"
ExpEval"y5=y4+s1+2*r1"
Assigny5ExpEval"y5"
ExpEval"a=y5+r1+bj"
AssignaExpEval"a"
ExpEval"kkh=-kh"
AssignkkhExpEval"kkh"
ExpEval"h4=h1"
Assignh4ExpEval"h4"
ExpEval"h2=-h3"
Assignh2ExpEval"h2"
ExpEval"a1=a+4"
Assigna1ExpEval"a1"
#END:
LINESADDEDBYMACROEDITOR.DONOTEDITTHEABOVETEXT!
#Version1
NewObjColor192192192
Box[0,0,0]zad"box2"
NewObjColor192192192
CylPos3z1y102r1h"cyl5"12Pos3Add(Mul(r11)z1)Add(Mul(r10)y1)Add(Mul(r10)0)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y2d2r1hh"cyl6"12Pos3Add(Mul(r11)z1)Add(Mul(r10)y2)Add(Mul(r10)d)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y302r1h"cyl7"12Pos3Add(Mul(r11)z1)Add(Mul(r10)y3)Add(Mul(r10)0)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y4d2r1hh"cyl8"12Pos3Add(Mul(r11)z1)Add(Mul(r10)y4)Add(Mul(r10)d)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y502r1h"cyl9"12Pos3Add(Mul(r11)z1)Add(Mul(r10)y5)Add(Mul(r10)0)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y1h2r2kh"cyl10"12Pos3Add(Mul(r21)z1)Add(Mul(r20)y1)Add(Mul(r20)h)
FitAll
NewObjColor192192192
CylPos3z1y2c2r2kkh"cyl11"12Pos3Add(Mul(r21)z1)Add(Mul(r20)y2)Add(Mul(r20)c)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y3h2r2kh"cyl12"12Pos3Add(Mul(r21)z1)Add(Mul(r20)y3)Add(Mul(r20)h)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y4c2r2kkh"cyl13"12Pos3Add(Mul(r21)z1)Add(Mul(r20)y4)Add(Mul(r20)c)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y5h2r2kh"cyl14"12Pos3Add(Mul(r21)z1)Add(Mul(r20)y5)Add(Mul(r20)h)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y1d2r3h1"cyl15"12Pos3Add(Mul(r31)z1)Add(Mul(r30)y1)Add(Mul(r30)d)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y202r3h2"cyl16"12Pos3Add(Mul(r31)z1)Add(Mul(r30)y2)Add(Mul(r30)0)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y3d2r3h3"cyl17"12Pos3Add(Mul(r31)z1)Add(Mul(r30)y3)Add(Mul(r30)d)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y402r3h2"cyl18"12Pos3Add(Mul(r31)z1)Add(Mul(r30)y4)Add(Mul(r30)0)
NewObjColor192192192
CylPos3z1y5d2r3h4"cyl19"12Pos3Add(Mul(r31)z1)Add(Mul(r30)y5)Add(Mul(r30)d)
NewObjColor192192192
CylPos3z1-4ch10.625yy1"cyl20"12Pos3Add(Mul(0.6251)z1)-4Add(Mul(0.6250)ch)
NewObjColor192192192
CylPos3z1-4ch12.0455"cyl21"12Pos3Add(Mul(2.0451)z1)-4Add(Mul(2.0450)ch)
NewObjColor192192192
CylPos3z1a1ch10.625yy2"cyl22"12Pos3Add(Mul(0.6251)z1)Add(Mul(0.6250)a1)Add(Mul(0.6250)ch)
NewObjColor192192192
CylPos3z1a1ch12.045-5"cyl23"12Pos3Add(Mul(2.0451)z1)Add(Mul(2.0450)a1)Add(Mul(2.0450)ch)
Subtract{"cyl11""cyl10""cyl12""cyl13""cyl14"}{"cyl5""cyl6""cyl7""cyl8""cyl9"}
Undo1
Subtract{"cyl5""cyl6""cyl7""cyl8""cyl9"}{"cyl10""cyl11""cyl12""cyl13""cyl14"}
Unite{"box2""cyl23""cyl21"}
Unite{"cyl22""cyl9"}
Unite{"cyl20""cyl5"}
Subtract{"box2"}{"cyl6""cyl7""cyl8""cyl15""cyl16""cyl17""cyl18""cyl19""cyl20""cyl22"}
Select{"+box2"}
执行使用宏命令菜单(User),调入编辑好的宏命令。
如下图所示
退出三维模拟器:
选择退出菜单(Exit)。
出现一个窗口,提示你存储几何模型并核查模型。
选择Yes。
出现一个进程条显示当系统在核查模型中不存在重叠物体时,系统的进程。
现在返回到执行命令窗口,准备设置材料。
5.6设置材料
为了彻底设置本征模问题,必须对几何模型中的每一个三维物体都要进行材料设置。
Ø启动材料管理器:
选择设置材料(SetupMaterianls),则出现如下
图所示的材料设置(MaterialSetup)窗口。
Ø设置腔体盒子(box2)为空气
把腔体盒子(box)设置为空气特性。
设置腔体盒子(box)为空气:
1.在物体菜单(Object)列表中选择box。
物体变亮表明它被选中。
2.使用滚动条在材料(Material)列表中选择空气(air)。
Ø选择赋值(Assign)。
腔体盒子(box)被设置材料,接着它的名字将出现在物体菜单(Object)列表中的材料(Material)下。
如下图所示
Ø退出材料管理器:
1.选择退出菜单(Exit)。
你将被提示存储材料设置。
2.选择Yes。
材料设置信息被存储。
你将返回执行命令窗口,可以看到,设置材料(SetupMaterianls)旁出现一个对号,表明所有的物体都已经被成功的设置了材料特性。
5.7设置边界
Ø打开三维边界管理器:
选择设置边界菜单(SetupBoundaries/Sources),就会出现三维边界设置管理器(3DBoundary/SourceManager)窗口。
如下图所示
选定一端口面后,执行赋值(Assign)命令。
则出现如下图所示。
二端口赋值同上。
退出边界管理(BoundaryManager)
1.从菜单栏里选择退出(Exit)菜单。
系统会提示你保存边界设置。
2.选择Yes。
边界设置就保存好了。
现在返回命令执行窗口,在设置边界(SetupBoundaries/Sources)后会出现对勾,表明所有的物体边界都已经设置好了。
5.8设置生成解
执行设置解决方案(SetupSolution)。
出现如下图所示窗口。
设置需要扫描(Sweep)的起始频率。
设置完后退出生成解设置窗口。
5.9执行生成解
产生解:
在执行窗口选择解决(Solve)。
当求解时,在解决方案控制(SolutionMonitoring)就会出现进度条。
这使得你可以监视求解过程。
请注意和进度条同时出现的信息,描述了求解过程的不同阶段。
如下图所示。
5.定性、定量评价
当求解完成后,选择OK。
(2)安全验收评价。
现在在执行窗口解决Solve后会出现对勾,表示已经解好了。
如下图所示。
(1)规划环境影响评价的分析、预测和评估内容。
5.8生成结果
根据工程、系统生命周期和评价的目的,安全评价分为三类:
安全预评价、安全验收评价、安全现状评价。
生成结果:
执行窗口中的生成结果(PostProcess)下拉菜单中的矩阵绘图。
出现如下图所示窗口。
2.规划环境影响报告书的审查内容
选择执行窗口中的绘图(Plot)下拉菜单中的新的图形(NewPloter)。
(5)法律、行政法规和国务院规定的其他建设项目。
出现如下图所示窗口。
另外,环境影响评价三个层次的意义,环境影响评价的资质管理、分类管理,建设项目环境影响评价的内容,规划环境影响评价文件的内容,环境价值的衡量还可能是将来考试的重点。
按上图选择S参数,确定后出现如下图。
(四)建设项目环境影响评价的内容
一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用根据上图显示曲线,已基本满足技术指标要求。
按照以上物理尺寸出具加工图。
调试后得出如下曲线。
考试情况分析
4.34x8.6X1060/0.4X200=Q
- 配套讲稿:
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