使用Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設計使用Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設計1設計目標1.仿真一個53mm×50mm×65mm的單腔，使其諧振頻率在465MHZ，記錄無載Q值。2.用凡谷濾波器設計軟件查看插損以及帶外抑制，并確定各耦合系數。3.仿真該尺寸腔體的窗口大小，使其耦合系數為0.01左右。4.濾波器的諧波仿真，觀察該單腔尺寸濾波器的諧波位置。設計目標1.仿真一個53mm×50mm×65mm的單腔，使其2確定單腔尺寸記錄Q值確定單腔尺寸記錄Q值3HFSS作圖新建一個設計，命名為“single”HFSS作圖新建一個設計，命名為“single”4畫腔體畫一個長方體諧振腔，把各邊長度設置為參數，分別初始化為53mm、50mm和65mm命名該諧振腔為“cavity”畫腔體畫一個長方體諧振腔，把各邊長度設置為參數，分別初始化為5畫諧振桿從諧振腔底部中心畫諧振桿，設置參數，并初始化諧振桿半徑為7.5mm。諧振桿高度為63mm命名諧振桿為“resonator”畫諧振桿從諧振腔底部中心畫諧振桿，設置參數，并初始化諧振桿半6畫圓盤從諧振桿的頂部往下畫一個圓盤，設置參數，初始化圓盤半徑為15mm，圓盤厚度為-2mm使用unite命令合并諧振桿和圓盤畫圓盤從諧振桿的頂部往下畫一個圓盤，設置參數，初始化圓盤半徑7畫諧振桿內孔從諧振桿的頂部往下畫一個內孔，設置參數，初始化諧振桿內徑為6.5mm，諧振桿孔深為-50mm使用subtract命令把內孔從諧振桿上減去畫諧振桿內孔從諧振桿的頂部往下畫一個內孔，設置參數，初始化諧8畫調諧螺桿從腔體的頂部往下畫調諧螺桿，設置參數，初始化調諧螺桿半徑為2.5mm，調諧螺桿長度-10mm畫調諧螺桿從腔體的頂部往下畫調諧螺桿，設9定義材料、邊界把cavity定義為空氣，resonator和screw定義為銀，把cavity定義為FiniteConductivity邊界電導率設置為61000000不定義邊界則默認為PerfectE。HFSS->solutiontype中選擇求解方式為Eigenmode定義材料、邊界把cavity定義為空氣，resonatorH10仿真設置右鍵點擊項目窗口中的Analysis,選擇Addsolutionsetup,在彈出對話框中做如圖設置。點擊工具欄上的analyz圖標開始求解仿真設置右鍵點擊項目窗口中的Analysis,11查看結果點擊工具欄上的solutiondata圖標在彈出的對話框中選擇EigenmodeData，可以看到該腔體的主模諧振頻率。改變諧振桿尺寸，一直到滿足頻率要求，使單腔主模諧振頻率為465MHZ左右。這里把圓盤半徑設置為18.5mm，諧振頻率456.81MHZ，無載Q值3744.9查看結果點擊工具欄上的solutiondata圖標在彈出改12確定窗口尺寸確定窗口尺寸13說明使用設計軟件得出各腔之間耦合系數。用HFSS的耦合雙腔模型可以求得兩個腔的諧振頻率。把諧振頻率帶入以下公式計算耦合系數Kk=2*(f1-f2)/(f1+f2)

或者使用工作站中matlab里計算程序計算耦合系數K值。在這一部分講到如何使用HFSS計算窗口大小使其耦合系數為0.01左右。說明使用設計軟件得出各腔之間耦合系數。14畫第二個單腔使用Edit中的copy和past把第一步中所有的元件復制一份。畫第二個單腔使用Edit中的copy和past把第一步中所15移動第二個單腔位置使用MOVE命令把所復制的元件沿y軸移動“腔體_y+窗口厚度”的距離，其中窗口厚度初始化為4mm。移動第二個單腔位置使用MOVE命令把所復制的元件沿y軸16畫窗口畫一個長方體，起始坐標定為“0，腔體_y,窗口高度”窗口高度初始值0mmXsize為“窗口大小”初始化值20mm，Ysize為“窗口厚度”Zsize為“腔體_z-窗口高度”。畫窗口畫一個長方體，起始坐標定為“0，腔體_y,窗口高度17合并腔體把窗口命名為“window”定義材料為空氣使用unit命令把前面畫的兩個單腔和窗口合并，得到如圖的一個耦合腔體。合并腔體把窗口命名為“window”定義材料為空氣18畫耦合螺桿畫一個圓柱體，起始坐標為“窗口大小/2,腔體厚度/2,腔體_z”Radios為“耦合螺桿半徑”初始值2.5mmHeight為“耦合螺桿長度”初始值-10mm畫耦合螺桿畫一個圓柱體，起始坐標為“窗口大小/2,腔體厚度/19定義材料開始運算把腔體材料定義為空氣，其余材料全部為理想導體（這時候不需要考慮腔體的無載Q值），在項目管理窗口中把“setup1”中的“Numberof”由1改為2邊界改為PerfectE,開始運算。定義材料開始運算把腔體材料定義為空氣，其余材料全部為理想導體20查看結果計算耦合系數在solutiondata中查看結果，把求得的兩個頻率帶入耦合系數公式k=2*(f1-f2)/(f1+f2)=0.004487如此，改變窗口大小或者耦合螺桿參數直到耦合系數滿足要求。這就是窗口大小的確定方法查看結果計算耦合系數在solutiondata中查看結果，21驅動模腔體確定諧波位置驅動模腔體確定諧波位置22說明確定諧波的時候如果只用一個腔體則結果與實際情況相差較大，我們常用2個耦合的腔體來確定諧波位置。因為飛桿的影響，用這種方法得出的結果只能近似的模擬諧波。當飛桿對諧波影響很大時這種方法就不適用了，這種情況較少發生。說明確定諧波的時候如果只用一個腔體則結果與實際23畫抽頭軌跡線使用“DrawLine”命令畫抽頭軌跡線第一個點坐標：“腔體_x/2,抽頭位置，0”抽頭位置初始化為10mm；第二個點坐標“腔體_x/2,抽頭位置，抽頭高度”抽頭高度初始化為35mm；第三個點坐標：“腔體_x/2，0，抽頭高度”畫抽頭軌跡線使用“DrawLine”命令畫抽頭軌跡線第一個24畫抽頭（一）在xz平面畫圓，中心點為“腔體_x/2,0,抽頭高度”半徑為“抽頭半徑”初始化值為1mm畫抽頭（一）在xz平面畫圓，中心點為“腔體_x/2,0,25畫抽頭（二）同時選定圓和軌跡線，右鍵點擊它們，在彈出菜單中選擇Edit->Sweep->AlonePath.畫抽頭（二）同時選定圓和軌跡線，右鍵點擊它們，在彈出菜單26畫端口（一）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽頭高度”半徑為“抽頭半徑”長度為“端口長度，初始化為-10mm畫端口（一）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽27畫端口（二）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽頭高度”半徑為“端口半徑”長度為“端口長度”端口半徑初始化為2.3mm（保證端口50ohms）把大圓柱減去小圓柱，剩下部分的定義材料為空氣。畫端口（二）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽28畫端口（三）把已經畫好的抽頭和端口復制一份，使用“Mirrow”命令，把復制品鏡像到另一邊，第一個鏡像點為“0，腔體_y+窗口厚度，0”第二鏡像點“0，1，0”。畫端口（三）把已經畫好的抽頭和端口復制一份，使用“Mir29定義端口把求解模式改為“DrivenModal”在“S”下拉菜單中把“object”改為“face”選中port1的端面，右鍵點擊如圖選擇端口用同樣的方法定義另外一個端口。定義端口把求解模式改為“DrivenModal”選中30仿真結束仿真結束31分析設置在項目管理窗口中如圖添加設置分析設置在項目管理窗口中如圖添加設置32掃描設置右鍵點擊“Setup1”選擇“AddSweep”如圖輸入掃描參數。點擊Display。開始運算掃描設置右鍵點擊“Setup1”選擇“AddSwee33查看結果（一）右鍵點擊項目管理窗口中的Results，選擇CreatReport，在Traces對話框中添加s11、s12繪制曲線查看結果（一）右鍵點擊項目管理窗口中的Results，34查看結果（二）在曲線圖中可以看到，中心頻率在450MHZ左右，諧波在2.3GHZ附近產生。查看結果（二）在曲線圖中可以看到，中心頻率在450MH35使用Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設計使用Ansoft_HFSS9.0進行腔體濾波器設計36設計目標1.仿真一個53mm×50mm×65mm的單腔，使其諧振頻率在465MHZ，記錄無載Q值。2.用凡谷濾波器設計軟件查看插損以及帶外抑制，并確定各耦合系數。3.仿真該尺寸腔體的窗口大小，使其耦合系數為0.01左右。4.濾波器的諧波仿真，觀察該單腔尺寸濾波器的諧波位置。設計目標1.仿真一個53mm×50mm×65mm的單腔，使其37確定單腔尺寸記錄Q值確定單腔尺寸記錄Q值38HFSS作圖新建一個設計，命名為“single”HFSS作圖新建一個設計，命名為“single”39畫腔體畫一個長方體諧振腔，把各邊長度設置為參數，分別初始化為53mm、50mm和65mm命名該諧振腔為“cavity”畫腔體畫一個長方體諧振腔，把各邊長度設置為參數，分別初始化為40畫諧振桿從諧振腔底部中心畫諧振桿，設置參數，并初始化諧振桿半徑為7.5mm。諧振桿高度為63mm命名諧振桿為“resonator”畫諧振桿從諧振腔底部中心畫諧振桿，設置參數，并初始化諧振桿半41畫圓盤從諧振桿的頂部往下畫一個圓盤，設置參數，初始化圓盤半徑為15mm，圓盤厚度為-2mm使用unite命令合并諧振桿和圓盤畫圓盤從諧振桿的頂部往下畫一個圓盤，設置參數，初始化圓盤半徑42畫諧振桿內孔從諧振桿的頂部往下畫一個內孔，設置參數，初始化諧振桿內徑為6.5mm，諧振桿孔深為-50mm使用subtract命令把內孔從諧振桿上減去畫諧振桿內孔從諧振桿的頂部往下畫一個內孔，設置參數，初始化諧43畫調諧螺桿從腔體的頂部往下畫調諧螺桿，設置參數，初始化調諧螺桿半徑為2.5mm，調諧螺桿長度-10mm畫調諧螺桿從腔體的頂部往下畫調諧螺桿，設44定義材料、邊界把cavity定義為空氣，resonator和screw定義為銀，把cavity定義為FiniteConductivity邊界電導率設置為61000000不定義邊界則默認為PerfectE。HFSS->solutiontype中選擇求解方式為Eigenmode定義材料、邊界把cavity定義為空氣，resonatorH45仿真設置右鍵點擊項目窗口中的Analysis,選擇Addsolutionsetup,在彈出對話框中做如圖設置。點擊工具欄上的analyz圖標開始求解仿真設置右鍵點擊項目窗口中的Analysis,46查看結果點擊工具欄上的solutiondata圖標在彈出的對話框中選擇EigenmodeData，可以看到該腔體的主模諧振頻率。改變諧振桿尺寸，一直到滿足頻率要求，使單腔主模諧振頻率為465MHZ左右。這里把圓盤半徑設置為18.5mm，諧振頻率456.81MHZ，無載Q值3744.9查看結果點擊工具欄上的solutiondata圖標在彈出改47確定窗口尺寸確定窗口尺寸48說明使用設計軟件得出各腔之間耦合系數。用HFSS的耦合雙腔模型可以求得兩個腔的諧振頻率。把諧振頻率帶入以下公式計算耦合系數Kk=2*(f1-f2)/(f1+f2)

或者使用工作站中matlab里計算程序計算耦合系數K值。在這一部分講到如何使用HFSS計算窗口大小使其耦合系數為0.01左右。說明使用設計軟件得出各腔之間耦合系數。49畫第二個單腔使用Edit中的copy和past把第一步中所有的元件復制一份。畫第二個單腔使用Edit中的copy和past把第一步中所50移動第二個單腔位置使用MOVE命令把所復制的元件沿y軸移動“腔體_y+窗口厚度”的距離，其中窗口厚度初始化為4mm。移動第二個單腔位置使用MOVE命令把所復制的元件沿y軸51畫窗口畫一個長方體，起始坐標定為“0，腔體_y,窗口高度”窗口高度初始值0mmXsize為“窗口大小”初始化值20mm，Ysize為“窗口厚度”Zsize為“腔體_z-窗口高度”。畫窗口畫一個長方體，起始坐標定為“0，腔體_y,窗口高度52合并腔體把窗口命名為“window”定義材料為空氣使用unit命令把前面畫的兩個單腔和窗口合并，得到如圖的一個耦合腔體。合并腔體把窗口命名為“window”定義材料為空氣53畫耦合螺桿畫一個圓柱體，起始坐標為“窗口大小/2,腔體厚度/2,腔體_z”Radios為“耦合螺桿半徑”初始值2.5mmHeight為“耦合螺桿長度”初始值-10mm畫耦合螺桿畫一個圓柱體，起始坐標為“窗口大小/2,腔體厚度/54定義材料開始運算把腔體材料定義為空氣，其余材料全部為理想導體（這時候不需要考慮腔體的無載Q值），在項目管理窗口中把“setup1”中的“Numberof”由1改為2邊界改為PerfectE,開始運算。定義材料開始運算把腔體材料定義為空氣，其余材料全部為理想導體55查看結果計算耦合系數在solutiondata中查看結果，把求得的兩個頻率帶入耦合系數公式k=2*(f1-f2)/(f1+f2)=0.004487如此，改變窗口大小或者耦合螺桿參數直到耦合系數滿足要求。這就是窗口大小的確定方法查看結果計算耦合系數在solutiondata中查看結果，56驅動模腔體確定諧波位置驅動模腔體確定諧波位置57說明確定諧波的時候如果只用一個腔體則結果與實際情況相差較大，我們常用2個耦合的腔體來確定諧波位置。因為飛桿的影響，用這種方法得出的結果只能近似的模擬諧波。當飛桿對諧波影響很大時這種方法就不適用了，這種情況較少發生。說明確定諧波的時候如果只用一個腔體則結果與實際58畫抽頭軌跡線使用“DrawLine”命令畫抽頭軌跡線第一個點坐標：“腔體_x/2,抽頭位置，0”抽頭位置初始化為10mm；第二個點坐標“腔體_x/2,抽頭位置，抽頭高度”抽頭高度初始化為35mm；第三個點坐標：“腔體_x/2，0，抽頭高度”畫抽頭軌跡線使用“DrawLine”命令畫抽頭軌跡線第一個59畫抽頭（一）在xz平面畫圓，中心點為“腔體_x/2,0,抽頭高度”半徑為“抽頭半徑”初始化值為1mm畫抽頭（一）在xz平面畫圓，中心點為“腔體_x/2,0,60畫抽頭（二）同時選定圓和軌跡線，右鍵點擊它們，在彈出菜單中選擇Edit->Sweep->AlonePath.畫抽頭（二）同時選定圓和軌跡線，右鍵點擊它們，在彈出菜單61畫端口（一）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽頭高度”半徑為“抽頭半徑”長度為“端口長度，初始化為-10mm畫端口（一）畫一個圓柱體，中心坐標“腔體_x/2,0,抽62畫端口（二）