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Simulation eines Kombinationsfilters

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WEBINAR
Defected ground structure technique to improve the frequency response of a microstrip lowpass filter
Thursday, December 9, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CET (GMT +1)
03:00 PM
08:00 PM
EST (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Beschreibung

Kombinationsfilter sind eine Vielzahl von Filtern, die mit kapazitiv geladenen Wellenlängenstäben als Resonatoren arbeiten und eine verlustarme, robuste und kompakte Konstruktion bieten. Die Stange wird normalerweise zwischen flachen Bodenebenen montiert. In diesem Beispiel handelt es sich um ein Kombinationsfilter, das im Frequenzbereich um 880 MHz arbeitet. Der Filter könnte für GSM-Anwendungen verwendet werden [1]. Die Simulation wurde mit HFWorks relaisiert und die Ergebnisse stimmen sehr gut mit den Messungen überein.

Die 3D-Ansicht der Struktur in SolidWorks

Abbildung 1 - Die 3D-Ansicht der Struktur in SolidWorks

Das Geflecht der Struktur ist in den Bereichen der Häfen feiner. Wir können auf das Standardnetz von HFWorks zurückgreifen, das die Abmessungen der Strukturen erkennt und ein recht praktisches Netz anwendet. Der Benutzer hat jedoch die vollständige Kontrolle über die globale Größe des Netzes und kann Netzkontrollen für Bereiche definieren, die er für die Struktur für relevanter hält.

Masche der Struktur

Abbildung 2 - Geflecht der Struktur

Simulation

Der erste Schritt in jeder HFWorks-Simulation ist die Erstellung einer Studie. In diesem Beispiel befinden wir uns in den Streuparametern der Struktur. Die vorhergesagten Ergebnisse zeigen, dass der Filter eine gute Rückflussdämpfung bei 880 MHz und einer Bandbreite von 7 MHz aufweisen muss. In solchen Fällen ist es bequemer, den Fast-Sweep-Frequenzplan zu verwenden, der auf einer Frequenz nahe 880 MHz zentriert ist. Wir können eine beliebige Anzahl von Frequenzen wählen: Je höher die Zahl, desto glatter die Kurven. Wir erinnern uns, dass ein diskreter Frequenzplan immer von Vorteil ist, wenn es um Genauigkeit geht, aber sicherlich zeitaufwändiger ist.

Die simulierte Studie bietet mehrere Möglichkeiten und Optionen zum Zeichnen. Sie bieten auch die Nutzung elektrischer Parameter, die in Streuparametersimulationen berechnet wurden (Einfügung, Rückflussdämpfung usw.).

Laden/Zurückhalten

Wir weisen die beiden Ports einfach zu. Ein Port ist immer einer Fläche zwischen Masse und Signalleiter zugeordnet, im Grunde genommen dem Dielektrikum. Der Stab wird wie ein PEC behandelt, ebenso wie der Zylinder des Filters. Den Oberflächen der Airbox ist eine PEC-Randbedingung zugeordnet.

Ergebnisse

Nachdem das Modell vermascht und analysiert wurde, können wir die Verteilung des elektrischen Feldes untersuchen. Wir können das Feld sowohl im Rand- als auch im Vektorformat animieren. Wir können eine Schnittansicht erstellen, um die Verteilung in den inneren Teilen zu sehen.

Insertion (Bottom) und Return (Top) Verluste

Insertion (Bottom) und Return (Top) Verluste

Abbildung 3 - Einfüge- (unten) und Rückführungsverluste (oben)

Für die Anzeige von SPs verwenden wir den Ergebnisordner von Electical Parmeters. Wir wählen entweder ein 2D- oder ein Smith-Diagramm. Wir können die Kurve mit einem Marker erkunden. Wir können andere vordefinierte Kurven wie einen Kreis (VSWR=Konstante) im Smith-Diagramm zeichnen. Die folgende Abbildung zeigt die Rückflussdämpfung und die Einfügungsdämpfung des Filters.

S11-Diagramm auf einer Smith-Karte (880 MHz)

Abbildung 4 - S11-Diagramm in einem Smith-Diagramm (880 MHz)

Fazit

In diesem Beispiel konnten wir herausfinden, wie in HFWorks eine Streuparameterstudie in Schritten vor und nach der Simulation durchgeführt werden kann. Die Streuparameter werden normalerweise verwendet, wenn eine Filteranalyse durchgeführt wird. Das simulierte Modell zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Messungen. Es gibt auch verschiedene elektrische Parameter in 3D-Diagrammen aus. Die im Modell verwendeten Abmessungen und Materialien wurden für das vorgesehene Frequenzband optimiert. Eine weitere Untersuchung ihrer Rollen kann durch Modifizieren des Modells oder der Materialzuweisungen getestet werden. Für Benutzer, die mit der Solidworks-Funktion für mehrere Konfigurationen vertraut sind, können HFWorks-Studien mit verschiedenen Szenarien gekoppelt werden.

Verweise

[1] SPower-Handling Capability for RF Filters Ming Yu IEEE microwave magazine October 2007