微带低通滤波器CST仿真设计实例
设计要求:
切比雪夫衰减特性低通滤波器。截止频率2.5GHz，带内纹波等于或小于0.5dB，在二倍频处衰减大于30dB。输入输出阻抗50Ω。
微带线走线厚度1oz铜厚(即35um)，介质基片厚度1.27mm，介电常数4.2，介质损耗正切为0.02。
1. 计算参数指标
计算低通原型滤波器的特征参数对应的微带线尺寸（CST计算小工具）：
Home->Macros->Run Macro->calculate->calculate analytical line impedance -> thick microstrip
查找低通滤波器的表格，我们可以得到滤波器各部分的电阻，我们采用四分之波长的传输线，通过计算，得到如下走线参数指标：
厚度：35um。
宽度：50Ω-2.46mm；
15Ω-12.73mm；
130Ω-0.19mm。
长度：L1=L5=5.09mm；
L2=L4=5.37mm；
L3=7.58mm。
结构图如下所示：
2. 仿真分析相关设置
求解器：时域求解器
设计建模：定义变量，创建参数化设计模型
端口设置：设计使用波导端口（输入输出端口），微带线结构波导端口尺寸选取原则（太大激发高次模使仿真结果不准确、太小使波导端口不能完全包含微带线向四周散发足够能量，也使结果不准确）——如图下图所示，k一般取5-10
求解频率：0-6GHz
背景材料：Normal
边界条件：电边界(electric)
3. 设计前的准备
（1）设置常用单位：Home->Settings->Units
（2）定义变量设计参数化结构模型：
在界面左下方parameter list中键入变量及其初始数值：厚度h=1.27；走线厚度t=0.035；50Ω微带线宽度w50=2.46mm；低阻抗微带线宽度wol=12.73；高阻抗微带线宽度woh=0.19；L微带线长度；输入输出端微带线的长度：l50=5mm。设置参数化结构模型的优势是便于我们接下来进行扫参、优化等调试。变量设置如下图所示：
4. 创建滤波器微带走线模型
（1）创建50Ω微带线模型：
MS50长方体：Modeling->Shapes->Brick
材料material选择：理想导体PEC
（2）创建高低阻抗滤波器MSL1、MSL2、MSL3的一半长方体： Modeling->Shapes->Brick
（3）利用镜像复制操作复制剩下的部分(滤波器对称) ：
将上述模块合并成一个整体选中四个模型：Modeling->Tools->Boolean->Add
重新选定原点坐标：Modeling->WCS->Transform WCS
选中模型：Modeling->Transform->Mirror
合并两个模型：Modeling->Tools->Boolean->Add
5. 创建滤波器微带介质层模型
（1）使用全局坐标系：Modeling->WCS->Local WCS
（2）新建介质模型：Modeling->Materials->New/Edit->New Materials
（3）创建介质板长方体：Modeling->Shapes->Brick
注：此时模型已经设计好，一般背面的完整地可以再新建一个模型，或者使用边界条件模拟完整地。此次实验使用边界条件。
6. 输入输出端设置波导端口激励
（1）选中波导端口的上边线：Simulation->Picks->pick edge
（2）设置波导端口2/输入（波导端口大小上面已推荐k）：Simulation->Waveguide Port
（3）同样方法设置波导端口2/输出
（注：发送波方向3D图上会有紫色的箭头，箭头方向应与发送波方向相同）
7. 设置仿真条件
（1）求解频率：Simulation->Frequency：0-6GHz
（2）背景材料：Simulation->Background：Normal
（3）边界条件：Simulation->Boundaries：
Electric（六个方向），代表被一个金属盒屏蔽起来（腔体结构）
（4）求解器：Home->Setup Solver->Time Domain Solver
（5）开始仿真：Simulation->->Setup Solver
注意上图中的自适应网格剖分，选中可以提高仿真精度，但是仿真时间大大加长，酌情勾选。或者可以选择右边adaptive properties，适当修改最大最小自适应次数。
8. 仿真结果
激情澎湃的等待电脑仿真出结果，我们第一次的CST之旅就要结束了，下面是我的优化结果，仅供参考。（注：笔者自己经验，不同版本的CST 的结果可能结果都会略有差异，本次实验结果在CST2018下仿真）
由于滤波器为二端口互易网络，S11与S22相同，S12与S21相同。
