应用designer和hfss对微波滤波器的协同仿真

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1、万方数据第31卷第1期2009年2月压电与声光PIEZoELECTECTRICS&ACOUSTOOPTICSV01．31No．1Feb．2009文章编号：1004—2474(2009)01—0006—03应用Designer和HFSS对微波滤波器的协同仿真魏强1，赵雪梅1，梁宇2(1．四川压电与声光技术研究所，重庆400060；2。重庆工商大学机械与包装工程学院，重庆400067)摘要：借助美国Ansoft公司的高频电路Designer和场仿真软件HFSS，在滤波器网络综合的基础上，进行两个软件的协

2、同仿真。加快了设计和仿真的速度，提高了效率，实验结果验证了设计和仿真方法的有效性。关键词：协同仿真；滤波器；网络综合中图分类号：TN65文献标识码：ACo-simulationofMicrowaveFilterwithDesignerCircuitandHFSSSoftwareWEIQian91，ZHAOXue-meil，LIANGYu2(1．SichuanInstituteofPiezoelectricandAcoustoopticTechnology，Chongqing400060，China；

3、2．MechanicasandPackingEngimeeringSchool，ChongqingTechnologyandBusinessUniversity，Chongqing400067，China)Abstract：Basedonthefilternetworksynthesis，weproposeamethodwhichcombinesHFSSsoftwarewithde—signerhighfrequencycircuittocosimulateafilter．Theresultofex

4、perimentisconsistentwiththatoftheoreticalsimulation，whichverifiesthefeasibilityofthemethod．Keywords：cosimulate；filter；networksynthesis电磁场分析中，常采用路和场两种分析方法。传统的等效电路法将复杂的场问题近似为一些简化的等效电路模型，其具有简单易行的特点，精度依赖于模型。场的分析方法基于麦克斯韦方程组，可采用矩量法、有限元等方法求解，精度高，但计算时间长。随着微波仿真

5、软件的发展，如Ansoft、CST等公司的商用软件采用了最新的视窗技术，将高频电路系统、版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个自动化的设计环境中，同时也将电路仿真和电磁场模型参数提取工具集成一起，实现场和路的协同仿真[¨。l理论基础电磁场分析的许多问题可分解为多个部分分别求解，特别适用于滤波器、功率分配器和定向耦合器等无源器件和组件的精确分析，不连续性可用广义散射矩阵表征。这种划分求解的方法，高效且具有较高的精度。图1为散射参量级联。由图可知，两个网络分别用a、b表示，级联后的网络为C。将图中的散射

6、参量依次级联，其散射矩阵的参量为[21fSil—S：1+Si2(J—S}1S；2)_1S}lS；1IS{2一si2(J—s}lsi2)-1s}2ISc。l—S}1(I--S；2S}1)叫S；llS。c。一S。b。+s2。(j—s；。S}，)S。a2s}：式中J为单位矩阵。三端口网络或其他更复杂网络的级联公式可类似推导。图1散射参量级联实际应用中的微波无源器件通常可分解为一系列通用的基本单元，如H面双膜片、矩形波导阶梯、圆波导阶梯等。将整体结构划分为不同部分后，各个不同部分可单独分析，并在相应的端口处

7、连接，利用广义散射矩阵级联技术可获得基本单元的广义散射矩阵。端口处单模的解对应了一个传播常数和由电场、磁场分量共同决定的特性阻抗。散射参数可完全表征划分为黑盒的三维结构特性，需要注意的是应用散射参数级联的方法，要保证场量匹配于端口处的边界条件。如对由膜片构成的波导滤波器，可将其按照图2所示结构分解为多个部分，并对每个虚线结构部分用全波分析的方法求解，然后级联广义散射参数，求取整个模型的散射参数。因此，从本质上讲，上述分析方法的理论基础是广义散射矩阵的级联。收稿日期：2008—05—15作者简介：魏强

8、(1971一)，男。重庆万州人，高级工程师，主要从事信息处理和微波电路设计的研究。万方数据第1期魏强等：应用Designer和HFSS对微波滤波器的协同仿真●■●●-———■——■■_●■■■■■■■-_一一-一一I●‘●一__⋯⋯一I■图2波导滤波器划分示意2协同仿真流程我们以Ansoft公司的电路仿真软件Designer和三维电磁场分析软件HFSS为例说明。首先根据要分析的微波结构划分为不同的设计单元建模。对不同的结构，其划分方式不同，可根据需要选取。最重要的原则