NuHertz/HFSS：使用矩形、径向和阻抗短截线的平面 LPF 切比雪夫-II 实现

news2025/1/11 0:14:11

我们今天的主题是使用 NuHertz 和 HFSS 设计 Microstrip Lowpass Chebyshev-Type2 滤波器。切比雪夫 2 型在通带中具有平坦的响应，在阻带中具有波纹。我们将比较 NuHertz 中的不同选项。

低通滤波器由集总 L 和 C 组件制成。这种方法很难用于高频应用程序。高频滤波器需要分布式元件。此过程使用 RF 线路和 RF 短截线。

可以使用 Richard 变换将电容器替换为开路 lambda/4 短截线。电感器有问题，因此只能用 lambda/4 短截线或 lambda/2 短截线代替。

图 1.理查兹转型

Lowpass 不能用短存根完成，长存根也不实用。Kuroda 的身份允许您用短传输线和电容器替换电感器。因此，滤波器只是一堆由短传输线连接的开放短截线。

图 2.黑田东彦的身份

LPF 可以使用较小的传输线部分来实现，每个传输线都有特定的阻抗，如低、高、低、高等。

知道可以做什么，我们回到 NuHertz。选择低通和切比雪夫型 2。需要指定要求、通带、阻带、阻带插入等。使用分布式元素。NuHertz 通过这样做为您提供了很多选择。我应该选择哪一个？所有这些都将在 HFSS 中实现，并在性能、尺寸、灵敏度等方面进行比较。

图 3.LPF Chebyshev-II 平面滤波器的 NuHertz 设置

选择任意一个选项并导出到 AEDT。

图 4.将设计导出到 AEDT

在 AEDT 中，我们解决了所有选项。您将注意到过滤器已完全参数化。因此，可以执行优化。

图 5：NuHertz 中的所有实现

以下是 NuHertz 预测与 HFSS 计算的比较。由于 HFSS 是 3D EM 求解器，因此它更准确。您可以使用优化器使设计相同或改进响应。

图 6：HFSS 与 NuHertz 插入（绿色 HFSS，蓝色 NuHertz）

图 7：HFSS 与 NuHertz 回波损耗（绿色 HFSS、蓝色 NuHertz）

下表总结了拓扑之间的差异。尺寸以毫米为单位。所有方法的长度都相同，但间隔的存根除外，它们很长。对滤波器宽度的观察相同，

表 1：LPF 拓扑

在 Nuhertz 中，为每种类型添加了以下注释：

实现	为什么要使用它？
阶梯短截线谐振器	标称 1 实现传输零点
阶梯短截线谐振器拆分	与顶部类似，但当谐振器太大时使用
Single Stub 谐振器	当单侧存根太宽时很有用。
间隔存根	有助于保持可实现的几何图形和低频响应精度。
Radial Resonators	当矩形短根太宽时很有用，因为它可以最大限度地减少 T 形接头的宽度，并在需要长脂肪部分时减小物理尺寸。
Radial Resonator 拆分	当单个径向谐振器太宽时很有用。