问双腔滤波器应该怎么进行仿真

Question

如题，比如说我hfss目标是做一个三腔的滤波器，第一部我确定了单腔的尺寸，频率对上中心频率，第二步我想通过对双腔的仿真对比在couplefil中得到的耦合带宽，从而得到窗口尺寸。我应该怎么做具体看那个参数，在哪个解决模式做本征还是驱动模式。或者有推荐点文章也行 本人初学者，一点思路没有。频率为1730-1760mhz，回损为23db,单腔为11×22。

Answer 1

好的，以下是对双腔滤波器仿真更详细的解答：

一、建立模型

1. 创建项目和设计
   打开 HFSS 软件，新建一个项目，命名为“Double-Cavity Filter”。在项目中创建一个新的设计，选择“HFSS 3D Modeler”，并设置频率范围为 1730-1760MHz。

2. 绘制谐振腔
   在设计界面中，使用矩形工具绘制两个矩形，尺寸为 11mm×22mm，这两个矩形代表滤波器的两个谐振腔。将两个矩形并排放置，间距为可变参数，初始设置为 2mm。

3. 添加耦合窗口和馈电结构
   在两个谐振腔之间创建一个较小的矩形，尺寸为 1mm×1mm，作为耦合窗口。在每个谐振腔的一端添加馈电探针，使用线工具绘制，尺寸为 0.5mm×2mm，并将其放置在谐振腔的边缘位置。
   二、设置材料和边界条件

4. 设置材料属性
   选择整个模型，右键单击并选择“Assign Material”。在材料库中选择“air”，将谐振腔内部填充为空气，以减小电磁损耗。

5. 设置边界条件
   选择谐振腔的外壁面，右键单击并选择“Assign Boundary Condition”，设置为“Perfect E”，表示理想导体的电磁屏蔽边界条件。

6. 设置馈电端口
   选择馈电探针，右键单击并选择“Assign Boundary Condition”，设置为“Waveport”，用于激励和测量信号。设置端口的阻抗为 50Ω，以匹配常见的射频系统阻抗。
   三、设置频率范围和回损要求

7. 设置频率扫频
   在项目的“Analysis Setup”中，点击“Add Setup”，选择“HFSS Driven”，设置频率扫频范围为 1730-1760MHz，频率步长为 1MHz，以确保精确的频率响应分析。

8. 设置回损要求
   在“Output”窗口中，添加一个新的输出变量，选择“S Parameter”，设置为 S11，表示回损。在“Properties”中设置回损要求为≥23dB，用于评估滤波器的输入匹配性能。
   四、选择求解器模式

9. 本征模式分析
   在“Analysis Setup”中，点击“Add Setup”，选择“Eigenmode”，用于计算谐振腔的本征模式和谐振频率。设置模式数为 2，以分析两个谐振腔的模式。

10. 驱动模式分析
    在“Analysis Setup”中，选择“HFSS Driven”，用于模拟滤波器在实际工作条件下的频率响应。设置激励端口为馈电探针，设置扫描类型为“Fast”，以加快仿真速度。
    五、优化窗口尺寸

11. 调整窗口尺寸
    通过手动调整耦合窗口的尺寸，观察滤波器的频率响应曲线。可以使用 HFSS 的参数化扫描功能，设置窗口尺寸为参数，范围从 0.5mm 到 2mm，步长为 0.1mm，自动运行仿真并记录结果。

12. 使用优化工具
    在 HFSS 中，点击“Optimetrics”，选择“Optimization”，设置目标函数为耦合带宽与目标值（通过 coupleofil 得到的值）的误差最小化。设置窗口尺寸为优化变量，范围从 0.5mm 到 2mm，启动优化过程，软件将自动调整窗口尺寸以达到最佳耦合效果。
    六、仿真参数

13. 频率响应参数
    在“Driven”求解中，重点关注 S 参数：
    • S11（回损）：表示输入端口的反射损耗，要求在 1730-1760MHz 频率范围内≥23dB，确保滤波器的良好输入匹配。
    • S21（传输损耗）：表示信号从输入端口到输出端口的传输效率，要求在通带内尽可能高，通常≥-3dB，以确保信号的有效传输。

14. 耦合系数
    通过调整窗口尺寸，可以改变耦合系数，从而实现对滤波器带宽的控制。
    七、调整和优化

15. 窗口尺寸调整
    如果仿真结果中耦合带宽与目标值不符，可以通过增大或减小窗口尺寸进行调整。增大窗口尺寸会增加耦合系数，从而使带宽变宽；减小窗口尺寸则相反。例如，若目标耦合带宽为 30MHz，而仿真结果为 25MHz，可以适当增大窗口尺寸，重新运行仿真，直到达到目标带宽。

16. 馈电位置和尺寸优化
    除了窗口尺寸，馈电位置和尺寸也会影响滤波器的性能。可以通过移动馈电点的位置或改变馈电探针的尺寸来优化输入输出匹配，进一步改善回损和传输性能。例如，将馈电探针向谐振腔中心移动 0.2mm，可以增加输入端口的耦合强度。