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HFSS和Designer協同仿真之Combline濾波器設計

    接下來我們以一個的 combline 同軸腔體濾波器為例進一步說明協同設計的用法。這種類型的濾波器經常用作大功率的無線通信以及廣播中。Chebychev 帶通濾波器在通帶內有波紋，比起Butterworth 型（通帶內最平坦）濾波器具有更強的帶外抑制比。通常，設計一個Chebychev 型帶通濾波器需要考慮以下指標：波紋水平（ripple）、中心頻率、階數、帶寬。這些指標就能將整個濾波器的頻響特性描述出來。以接下來要設計的濾波器為例，中心頻率為400MHz，帶寬為15MHz。

    當然不止一種結構能夠達到上述設計指標，前面介紹的IRIS 波導濾波器就是一種，而在本節中介紹的濾波器是由多個金屬棒和腔體構成的。由圖3（a）所示，金屬棒在底部與腔體連接，在頂部伸進金屬扣中，但并不接觸。每個金屬棒和金屬扣都形成了一個諧振器。在輸入和輸出端，同軸線與能量輻射器（即與同軸相連的圓盤）能夠提供必要的能量耦合。

    對于結構的設計中包含許多尺寸變量，我們選擇其中的某些尺寸賦予固定值，比如金屬棒諧振器半徑、金屬扣尺寸（內外半徑和高）、輻射器尺寸、腔體尺寸。然后我們通過對下列尺寸的調整來達到設計指標：中間3 根金屬棒的高度、外側2 根金屬棒的高度、金屬棒間的距離以及輻射器距離最外側金屬棒的距離。根據結構的對稱性，也就是說我們只要通過調 整5個變量的尺寸就可以完成對這個由5 個金屬棒諧振器構成的濾波器的設計了。

    對于該類濾波器的設計原理，請參考 B.Mayer 博士和 Martin Vogel 在 2002 年發表的論文“Design Chebychev bandpass filters efficiently”。在這里，我們著重介紹的是協同仿真部分的操作方法。使用者掌握設計方法之后便可以自行增減腔體的數目以及調整結構尺寸來完成自己的設計任務了。

   1) 在 HFSS 中進行基本單元的建模仿真

    我們可將這個同軸腔體濾波器如下分割為由圖3(b), (c)的基本單元組成的結構。與前述的濾波器設計流程相似，我們也需要對每個基本單元在 HFSS 中進行建模和仿真。

圖3（a）、（b）、（c）

    我們先對圖 3 (b) 進行建模，考慮到后面要對模型進行優化的需要，最好一開始就采用參數化建模，HFSS可以方便的支持全參數建模。

    首先將一系列的關鍵尺寸添加為變量。考慮到 H 平面上波導器件可能有U 型拐彎，因此這里不采用對稱邊界的方式建模，設計者可根據自己的情況選擇是否采用對稱平面縮小求解空間。

    然后對圖 3 (b)中的結構分部件建模如下，我們將它命名為 Bucket-Resonator-feed.hfss：

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