HFSS和Designer协同仿真之Combline滤波器设计

    接下来我们以一个的 combline 同轴腔体滤波器为例进一步说明协同设计的用法。这种类型的滤波器经常用作大功率的无线通信以及广播中。Chebychev 带通滤波器在通带内有波纹，比起Butterworth 型（通带内最平坦）滤波器具有更强的带外抑制比。通常，设计一个Chebychev 型带通滤波器需要考虑以下指标：波纹水平（ripple）、中心频率、阶数、带宽。这些指标就能将整个滤波器的频响特性描述出来。以接下来要设计的滤波器为例，中心频率为400MHz，带宽为15MHz。

    当然不止一种结构能够达到上述设计指标，前面介绍的IRIS 波导滤波器就是一种，而在本节中介绍的滤波器是由多个金属棒和腔体构成的。由图3（a）所示，金属棒在底部与腔体连接，在顶部伸进金属扣中，但并不接触。每个金属棒和金属扣都形成了一个谐振器。在输入和输出端，同轴线与能量辐射器（即与同轴相连的圆盘）能够提供必要的能量耦合。

    对于结构的设计中包含许多尺寸变量，我们选择其中的某些尺寸赋予固定值，比如金属棒谐振器半径、金属扣尺寸（内外半径和高）、辐射器尺寸、腔体尺寸。然后我们通过对下列尺寸的调整来达到设计指标：中间3 根金属棒的高度、外侧2 根金属棒的高度、金属棒间的距离以及辐射器距离最外侧金属棒的距离。根据结构的对称性，也就是说我们只要通过调 整5个变量的尺寸就可以完成对这个由5 个金属棒谐振器构成的滤波器的设计了。

    对于该类滤波器的设计原理，请参考 B.Mayer 博士和 Martin Vogel 在 2002 年发表的论文“Design Chebychev bandpass filters efficiently”。在这里，我们着重介绍的是协同仿真部分的操作方法。使用者掌握设计方法之后便可以自行增减腔体的数目以及调整结构尺寸来完成自己的设计任务了。

   1) 在 HFSS 中进行基本单元的建模仿真

    我们可将这个同轴腔体滤波器如下分割为由图3(b), (c)的基本单元组成的结构。与前述的滤波器设计流程相似，我们也需要对每个基本单元在 HFSS 中进行建模和仿真。

图3（a）、（b）、（c）

    我们先对图 3 (b) 进行建模，考虑到后面要对模型进行优化的需要，最好一开始就采用参数化建模，HFSS可以方便的支持全参数建模。

    首先将一系列的关键尺寸添加为变量。考虑到 H 平面上波导器件可能有U 型拐弯，因此这里不采用对称边界的方式建模，设计者可根据自己的情况选择是否采用对称平面缩小求解空间。

    然后对图 3 (b)中的结构分部件建模如下，我们将它命名为 Bucket-Resonator-feed.hfss：

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