实验一交叉耦合滤波器设计与仿真Word文件下载.docx
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N阶方阵，形式如下：
其中对角线上的元素代表每一个谐振腔回路的自耦合，表示每一个谐振腔的谐振频率fi与中心频率f0之间的偏差。
（在同步调谐滤波器中，认为它们的值都取零）。
R矩阵是N×
N阶方阵，除R（1,1）=R1，R（N,N）=R2为非零量以外，其它元素值都等于零。
那么，这个电路的传输函数可以写为
其中，D（cofZ1N）表示Z矩阵第一行、第N列元素的代数余子式，D（Z）表示Z矩阵的行列式。
相应地,通带增益频响特性为
取n=3，可得3×
3阶耦合矩阵M：
3阶椭圆函数滤波器的低通增益函数修正为：
其中
上述方法中的等波纹系数也必须进行修正，修正方法有下列两种：
（1）取
导数为零的点，得到（－1，1）内各点的最大值α，有：
（2）令标准椭圆函数与修正后的椭圆函数在边带上的衰减相等，从而求得修正后的纹波系数：
四、实验内容
设计一个交叉耦合滤波器，其指标要求如下：
中心频率：
910MHz
带宽：
40MHz
带内反射：
<
20dB
带外抑制：
在MHz处>
20dB
此滤波器通过三腔微带结构（环形谐振器）实现。
选用介质板的相对介电常数为εr=1.8，厚度为h=1.27mm。
腔体为半波长方腔结构，腔间耦合程度通过腔间距离来控制，使得滤波器谐振频率在910MHz。
最终获得反射系数和参数系数曲线的仿真结果。
五、实验步骤
1.建立新工程
了方便建立模型，在Tool>
Options>
HFSSOptions中讲DuplicateBoundarieswithgeometry复选框选中。
2.将求解类型设置为激励求解类型：
（1）在菜单栏中点击HFSS>
SolutionType。
（2）在弹出的SolutionType窗口中
（a）选择DrivenModal。
（b）点击OK按钮。
3.设置模型单位
（1）在菜单栏中点击3DModeler>
Units。
（2）在设置单位窗口中选择：
mm。
4.建立滤波器模型
（1）首先建立介质基片
（a）在菜单栏点击Draw>
Box,这样可以在3D窗口中创建长方体模型。
（b）输入长方体的起始坐标：
X：
-20，Y：
-35，Z：
0；
按回车键结束输入。
（c）输入长方体X，Y，Z三个方向的尺寸，即dX：
40，dY：
70，dZ：
-1.27；
（d）在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Substrate，透明度（transparent）改为0.85。
（e）点击Material对应的按钮，在弹出的材料设置窗口中点击AddMaterial按钮，添加介电常数为10.8的介质，将其命名为sub。
点击OK结束。
（2）建立Ring_1
（a）在菜单栏中点击Draw>
Rectangle，创建矩形模型。
（b）在坐标输入栏中输入起始点的坐标：
0，Y：
0，Z:
0按回车键。
（c）在坐标输入栏中输入长、宽：
dX：
10，dY：
-25，dZ：
（d）在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Ring_1。
（e）在菜单栏中点击Draw>
Rectangle,创建矩形模型。
（f）在坐标输入栏中输入起始点的坐标：
1.4，Y：
-1.4，Z：
（g）在坐标输入栏中输入长、宽：
7.2，dY：
-22.2，dZ：
（h）在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Inner。
（i）同样地，建立矩形Cut_1，输入的坐标为：
4，Y：
-25，Z：
0，按回车键结束。
2，dY：
1.4，dZ：
（j）用Ring_1将Inner和Cut_1减去，使之成为一个开口的矩形环。
在菜单栏中点击Edit>
Select>
ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择Ring_1、Inner和Cut_1。
（k）在菜单栏中点击Modeler>
Boolean>
Subtract,在Subtract窗口中作如下设置：
BlankParts:
Ring_1
ToolParts:
Inner,Cut_1
Clonetoolobjectsbeforesubtract复选框不选，点击OK结束设置。
（3）移动Ring_1
（a）将Ring_1沿Y轴作微小的移动。
ByName,在弹出的窗口中选择Ring_1。
（b）在菜单栏中点击Edit>
Arrange>
Move,在坐标输入栏中输入移动的向量。
0，Z：
0，dY：
-0.9，dZ：
0，按回车键结束输入。
（4）创建Ring_2
（a）Ring_2与Ring_1沿X轴对称，因此可以用对称复制操作创建Ring_2。
ByName，在弹出的窗口中选择Ring_1。
Duplicate>
Mirror，输入向量。
d
1，dZ：
（c）在操作历史树中双击新建的矩形，在特性窗口中重新将其命名为Ring_2。
（5）创建Ring_3
Rectangle。
（b）在右下角的坐标输入起始点坐标，即X：
-12.5，Z：
0按回车键结束输入。
（c）输入矩形边长，即dX：
-10，dY：
25，dZ：
（d）在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该矩形的名字修改为Ring_3。
（f）在右下角的坐标输入栏中输入起始点位置坐标，即X：
-1.4，Y：
-11.1，Z：
（g）输入矩形边长dX：
-7.2，dY：
-22.2，Z：
（h）在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该矩形的名字修改为Inner_2。
（i）同样的，建立矩形Cut_2,输入的坐标分别为X：
-0.7，Z：
-1.4，dY：
（j）在菜单键栏中点击Edit>
ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择Ring_3、Inner_2和Cut_2。
（k）用Ring_3将Inner_2和Cut_2减去，使之成为一个开口的矩形环。
在菜单栏中点击3DModeler>
Subtract,在Subtract窗口中做以下设置：
BlankParts：
Ring_3
ToolParts：
Inner_2,Cut_2
Clonetoolobjectsbeforesubtract复选框不选；
点击OK按钮。
（6）移动Ring_3
（a）在菜单栏中点击Edit>
ByName，在弹出的窗口中选择Ring_3。
Move，在坐标输入栏中输入移动的向量，即X：
0，Z：
-0.5，dY：
0，dZ：
0按回车键结束输入。
（7）创建Feedline_1
创建滤波器的馈线结构，该馈线由特性阻抗不同的两段微带传输线组成。
（b）在右下角的坐标输入栏中输入X：
10.4，Y：
-25.9，Z：
0.4，dY：
0按回车键结束。
（c）创建矩形后，在弹出的特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为F_1。
（d）在菜单栏中点击Draw>
（e）在右下角的坐标输入栏中输入X：
1，dY：
-9.1，dZ：
（f）创建矩形后，在弹出的特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为F_2。
（g）在菜单键栏中点击Edit>
ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择F_1和F_2。
（h）在菜单栏中点击3DModeler>
Unit,在历史操作树中，双击新组合的模型F_1，在特性窗口中将其命名为Feedline_1。
（8）创建Feedline_2
同样的，Feedline_2与Feedline_1沿X轴对称，因此也可以通过对称复制操作来创建。
ByName,弹出的窗口中选择Feedline_1。
Mirror，输入向量，即X：
（c）在操作历史树中双击新建的馈线，在特性窗口中将其重新命名为Feedline_2。
（9）组合Ring_1、Ring_2、Ring_3、Feedline_1和Feedline_2
（a）在菜单键栏中点击Edit>
ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择Ring_1、Ring_2、Ring_3、Feedline_1和Feedline_2。
（b）在菜单栏中点击3DModeler>
Unit。
（c）在历史操作树中，双击新组合的模型，在特性窗口中将其命名为Trace。
5.创建端口
微带滤波器采用集总端口激励，因此需要首先创建供设置端口用的矩形，该矩形连接了馈线与地板。
（1）创建port_1
（a）在菜单栏中点击3DModeler>
GridPlane>
XZ。
（b）在菜单栏中点击Draw>
Rectangle，在坐标输入栏中输入如下坐标：
-1.27按回车键结束输入。
（c）将其命名为port_1。
（d）在菜单栏中点击Edit>
ByName。
在弹出的窗口中选择port_1。
（e）在菜单栏点击HFSS>
Excitations>
Assign>
LumpedPort,在LumpedPort窗口的General标签中，将该端口命名为p1，然后点击Next。
（f）在Modes标签的IntegrationLine中点击None，选择NewLine，在坐标栏中输入以下坐标：
10.9，Y：
1.27按回车键结束输入。
点击Next直至结束。
（2）创建po
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