濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的案例
熱門直播 | Ansys HFSS + SynMatrix：AI 驅(qū)動(dòng)的低損耗平面濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化
在高速發(fā)展的無線通信、衛(wèi)星系統(tǒng)與毫米波應(yīng)用中，平面濾波器已成為射頻與微波工程的核心組件。如何在緊湊設(shè)計(jì)、低損耗與高性能之間取得平衡，是工程師們面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
作為一款完全集成于 Ansys HFSS 的射頻濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化平臺(tái)，SynMatrix 提供端到端的一體化解決方案，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 3D 建模與智能優(yōu)化：AI 驅(qū)動(dòng)濾波器綜合與參數(shù)提取，設(shè)計(jì)效率提升 50%以上；無縫 HFSS 集成：輕松實(shí)現(xiàn)高精度仿真與快速驗(yàn)證；制造調(diào)諧輔助：顯著降低人工依賴，加速生產(chǎn)進(jìn)程；適配 5G/6G 與毫米波應(yīng)用：滿足更高頻段設(shè)計(jì)需求，提升靈敏度與性能。
11月20日，Ansys總部將推出網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)「Ansys HFSS + SynMatrix：AI 驅(qū)動(dòng)的低損耗平面濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化」，將帶您深入了解 Ansys HFSS 與 SynMatrix的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合如何重塑濾波器設(shè)計(jì)流程——通過 AI 驅(qū)動(dòng)優(yōu)化與自動(dòng)化工作流程，大幅加速濾波器研發(fā)周期，幫助工程師實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)、更具競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)。歡迎感興趣的用戶注冊(cè)參會(huì)，詳細(xì)了解如何借助 Ansys HFSS + SynMatrix，用智能仿真與自動(dòng)化工作流程打造下一代低損耗平面濾波器。
展開 濾波器 | 仿真、優(yōu)化和基于測(cè)量的建模顯著加快設(shè)計(jì)進(jìn)程
該軟件基于濾波器性能規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了集總組件和物理濾波器的綜合布局設(shè)計(jì)，并在Ansys HFSS電磁仿真器中自動(dòng)設(shè)置濾波器分析和優(yōu)化
Modelithics為表面貼裝部件提供了綜合模型庫(kù)，可以考慮部件對(duì)濾波器設(shè)計(jì)的影響，從而可以簡(jiǎn)化濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。此外，Modelithics部件庫(kù)將組件表面、基板或電路板作為參數(shù)。這些模型還提供與安裝焊盤尺寸相關(guān)的參數(shù)。
通過選擇尺寸準(zhǔn)確的組件和材料，您可以更好地了解設(shè)計(jì)，并降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和失敗的可能性。
您可以從Nuhertz或HFSS訪問Modelithics庫(kù)。Nuhertz能以直接、無縫的方式提供自動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)、綜合與優(yōu)化。基于濾波器性能規(guī)范，Nuhertz可以綜合設(shè)計(jì)出濾波器上的集總組件，并在HFSS中自動(dòng)設(shè)置濾波器分析和優(yōu)化。
HFSS適用于電磁仿真，可幫助您設(shè)計(jì)和仿真高頻電子產(chǎn)品，例如RF和微波組件、濾波器、連接器、PCB、天線等。首先，對(duì)RLC組件的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行優(yōu)化；然后，優(yōu)化平面互連，以確保離散組件及其互連的電磁耦合都能被考慮到，實(shí)現(xiàn)符合性能規(guī)范的最佳設(shè)計(jì)。如果需要，可以將屏蔽、外殼效應(yīng)和基板邊緣連接器納入整體優(yōu)化中。
Ansys HFSS 3D電磁（EM）仿真使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ω哳l電子產(chǎn)品進(jìn)行建模，如：天線、天線陣列、射頻（RF）或微波組件、高速互連、濾波器、連接器、集成芯片（IC）封裝與印刷電路板
HFSS有兩種模式：3D模式和3D Layout模式，后者非常適合處理分層電路板幾何結(jié)構(gòu)問題或高速組件（如IC封裝、片上嵌入式無源組件和PCB互連）的布局問題。
展開 HFSS高性能平行耦合微帶帶通濾波器設(shè)計(jì)與仿真攻略
圖2.3 ADS電路原理圖
圖2.4 ADS電路原理圖仿真S參數(shù)曲線響應(yīng)
由圖 2.4 可知，該帶通濾波器中心頻率為2.55GHz，插入損耗 S21滿足指標(biāo)，但回波損耗S11在2.5GHz低于15dB及阻帶衰減都沒有滿足要求，顯然無法滿足濾波器指標(biāo)，因此我們需要對(duì)平行耦合帶通濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
平行耦合帶通濾波器優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)
在平行耦合帶通濾波器的仿真優(yōu)化中，S參數(shù)是衡量濾波器性能好壞的的重要指標(biāo)，S參數(shù)中包括S11和S21。S11為反射系數(shù)，也就是回波損耗，S21為傳輸系數(shù)，也就是插入損耗。本節(jié)中設(shè)定優(yōu)化參數(shù) S21大于-1.5dB，S11小于-15dB。接下來將在 ADS 仿真軟件的原理圖中對(duì)平行耦合帶通濾波器進(jìn)行優(yōu)化。
本節(jié)設(shè)計(jì)的平行耦合帶通濾波器有5對(duì)耦合節(jié)(6個(gè)階梯)，主要的優(yōu)化參數(shù)為微帶線的長(zhǎng) L、寬W和間距S。經(jīng)多次參數(shù)優(yōu)化后，最終得到平行耦合微帶帶通濾波器的具體尺寸，如表 2.4 所示,優(yōu)化后的原理圖如圖2.5所示。
圖2.5 ADS優(yōu)化后的電路圖與尺寸
從表2.4中可以看出，優(yōu)化后的每組微帶線間距S與長(zhǎng)度L與前面通過公式計(jì)算出的理論值不同，這是由于平行耦合微帶線存在線間邊緣效應(yīng)，從而影響了各個(gè)參數(shù)的計(jì)算。經(jīng)過ADS電路優(yōu)化后的濾波器S參數(shù)如圖2.6所示。
展開 使用多物理場(chǎng)仿真預(yù)測(cè)熱漂移，優(yōu)化微波濾波器設(shè)計(jì)
為了方便比較不同的設(shè)計(jì)對(duì)濾波器性能的影響，我們構(gòu)建了兩個(gè)不同的模型：
只包含銅盒的設(shè)計(jì)
包含銅盒和鋼圓柱體的設(shè)計(jì)
微波腔體濾波器的幾何結(jié)構(gòu)。
當(dāng)外部加熱、周圍電子設(shè)備的功率消耗等因素導(dǎo)致腔體壁的溫度均勻升高時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱膨脹以及由此引起的特征頻率偏移現(xiàn)象。在本文中，我們利用“結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊”中的固體力學(xué) 接口來模擬熱膨脹。熱膨脹導(dǎo)致濾波器的幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，這一點(diǎn)可通過變形接口 進(jìn)行分析。扭曲的形狀則用于電磁分析。
為了對(duì)微波腔體進(jìn)行特征頻率分析，我們選擇使用“RF 模塊”中的三維電磁波，頻域 接口。在下一節(jié)中，我們一起查看相關(guān)的研究結(jié)果。
研究熱漂移對(duì)微波濾波器的影響
利用銅濾波器的設(shè)計(jì)，我們計(jì)算了濾波器的熱膨脹，并進(jìn)行了電磁共振模態(tài)分析。基于分析，我們能夠確定濾波器的最低特征頻率和圓柱的標(biāo)準(zhǔn)四分之一波長(zhǎng)的諧振頻率。仔細(xì)觀察結(jié)果，我們?cè)趫A柱體頂部及其與銅盒的相鄰面之間發(fā)現(xiàn)了一處強(qiáng)烈的電容耦合。
上圖：當(dāng)溫度為 100°C（超過參考溫度）時(shí)的熱膨脹。下圖：電磁模態(tài)分析描述了基本模式的表面電流分布圖和電場(chǎng)。
接下來，我們多次修改工作溫度，并重復(fù)進(jìn)行力學(xué)與電磁分析，然后利用得到的數(shù)據(jù)繪制特征頻率隨溫度變化的曲線。根據(jù)繪圖，我們可以對(duì)比只包含銅盒與同時(shí)包含銅盒和鋼圓柱體的濾波器設(shè)計(jì)。
銅濾波器設(shè)計(jì)和銅-鋼濾波器的特征頻率隨溫度變化的曲線。
結(jié)果表明同時(shí)包含銅和鋼的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)更加出色。這是因?yàn)閮煞N材料擁有不同的熱膨脹系數(shù)，所以圓柱體頂部和銅盒相鄰面之間的電容耦合減少了。電容耦合對(duì)特征頻率的影響很大，當(dāng)電容耦合減少時(shí)，它能抵消腔體總體尺寸增大產(chǎn)生的影響。
此外，在銅-鋼濾波器設(shè)計(jì)中，我們可以利用溫度驅(qū)動(dòng)來調(diào)整圓柱體底部和銅盒之間的距離，從而抵消大部分熱漂移。
來源：COMSOL
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Lumerical案例 | 基于粒子群優(yōu)化的雙波段MIM濾波器引領(lǐng)高靈敏度檢測(cè)革新
本文將深入解讀一項(xiàng)發(fā)表于《Scientific Reports》的創(chuàng)新研究——基于粒子群優(yōu)化（PSO）的緊湊雙波段金屬-絕緣體-金屬（MIM）濾波器設(shè)計(jì) ，探討其如何通過精妙設(shè)計(jì)與智能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高靈敏度折射率傳感的重大突破。
等離子體與MIM結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)
等離子體技術(shù)是當(dāng)前光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，它聚焦于電磁波與金屬-介質(zhì)界面自由電子的相互作用，這種作用會(huì)激發(fā)表面等離激元極化激元（SPPs）——沿金屬-介質(zhì)邊界傳播的電子集體振蕩。SPPs具有亞波長(zhǎng)光限制能力，能將光場(chǎng)壓縮到遠(yuǎn)小于衍射極限的尺度，這為高分辨率成像、高靈敏度傳感等應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
在眾多等離子體結(jié)構(gòu)中，金屬-絕緣體-金屬（MIM）波導(dǎo)憑借其卓越性能脫穎而出。MIM波導(dǎo)由夾在兩層金屬之間的超薄介質(zhì)層構(gòu)成，能高效束縛和引導(dǎo)SPPs長(zhǎng)距離傳播。在折射率傳感中，當(dāng)周圍介質(zhì)的折射率發(fā)生微小變化時(shí)，SPPs的共振波長(zhǎng)會(huì)隨之偏移，通過監(jiān)測(cè)這種偏移即可實(shí)現(xiàn)對(duì)折射率變化的高精度檢測(cè)。然而，設(shè)計(jì)高性能MIM傳感器面臨諸多挑戰(zhàn)，如何最大化靈敏度、提升傳輸效率、降低光學(xué)損耗等，這需要對(duì)傳感器尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，優(yōu)化品質(zhì)因數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。
緊湊雙波段MIM濾波器的結(jié)構(gòu)解析
該論文提出的雙波段MIM濾波器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上獨(dú)具匠心，為高靈敏度傳感提供了硬件支撐。濾波器以銀為金屬材料，空氣為絕緣介質(zhì)，整體呈現(xiàn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，沿中心線分布著兩個(gè)新型短截線（stub），每個(gè)短截線內(nèi)含兩個(gè)對(duì)稱分布的空氣孔洞，波導(dǎo)中間還設(shè)有一個(gè)小型垂直短截線，如圖1所示。
圖1 MIM濾波器的示意圖
這些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)并非隨意設(shè)置，而是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)。
展開 OptiSystem：增益平坦濾波器優(yōu)化
增益平坦濾波器將所有波長(zhǎng)恢復(fù)到大約相同強(qiáng)度。OptiSystem擁有增益平坦濾波器優(yōu)化引擎。
1.建模任務(wù)
WDM發(fā)射器生成八個(gè)信道從195 THz到196.4 THz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。增益平坦濾波器組件放置在EDFA之后，它將使增益平坦化。
2.仿真步驟
下圖所示為光路圖。
WDM發(fā)射器、WDM復(fù)用器和WDM解復(fù)用器分別設(shè)置八個(gè)信道，頻率從195THz 開始，信道間隔20GHz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。
WDM發(fā)射器設(shè)置
WDM復(fù)用器設(shè)置
WDM解復(fù)用器設(shè)置
下圖顯示了優(yōu)化的主要參數(shù)。優(yōu)化將運(yùn)行10次，目標(biāo)是在1500至1600 nm范圍內(nèi)產(chǎn)生0.1 dB的增益紋波。濾波器的最小傳輸值為-40 dB，最大值為-0.1 dB。濾波器的傳輸值將在濾波器中定義的用戶定義頻率下進(jìn)行優(yōu)化。組件選項(xiàng)卡應(yīng)選擇過濾器組件，可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器。
設(shè)置優(yōu)化
優(yōu)化參數(shù)設(shè)置
優(yōu)化元件選擇增益平坦濾波器
可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器
為了運(yùn)行優(yōu)化，只需計(jì)算項(xiàng)目即可。請(qǐng)確保已啟用“Runalloptimation”選框。在計(jì)算過程中，用戶可以單擊Optimization選項(xiàng)卡并可視化優(yōu)化的進(jìn)度，如下圖。
在這個(gè)特定的項(xiàng)目中，我們?cè)趫?bào)告頁(yè)面中有增益平坦濾波器前后的信號(hào)。我們還可以通過查看濾波器“傳輸”參數(shù)，使用WDM分析儀可視化放大器的總體增益和濾波器傳輸值的值。
1.仿真結(jié)果
關(guān)閉運(yùn)行窗口，查看運(yùn)行結(jié)果，如下圖。
A）平坦濾波前 B)平坦濾波后
展開 OptiSystem應(yīng)用：增益平坦濾波器優(yōu)化
摘要
在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用（AR/MR）領(lǐng)域的波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)過程中，準(zhǔn)確計(jì)算可實(shí)現(xiàn)的光學(xué)性能是其主要任務(wù)之一。除了空間和角度均勻性外，一個(gè)非常重要的量是調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF），它可以評(píng)估最終器件的分辨率能力。在本例中，我們指出了衍射和相干效應(yīng)對(duì)計(jì)算得到的MTF精度的影響。我們會(huì)進(jìn)一步說明，一個(gè)準(zhǔn)確和快速的包含這些影響的計(jì)算需要在一個(gè)單一平臺(tái)上結(jié)合高度交互性的模擬技術(shù)。這也使用戶能夠無縫地控制復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的精度和速度間的平衡。
任務(wù)說明書
任務(wù)：如何準(zhǔn)確計(jì)算波導(dǎo)的MTF？需要考慮哪些影響？
布局和初始參數(shù)：
耦入耦合器
·理想光柵
·380 nm周期
·效率+1級(jí)次：50%
·效率0級(jí)次：50%（用于背面照明）
耦出耦合器
·二元光柵
·380 nm周期
·高度：50 nm
·填充系數(shù)：50%
光瞳擴(kuò)展器
·二元光柵
·268.7nm周期
·高度50 nm
·填充系數(shù)50%
仿真與設(shè)置：?jiǎn)纹脚_(tái)交互性
連接建模技術(shù)：光源
光源引擎模型
·光束類型：平面波束
·直徑：3mm（圓形）
·偏振：線偏振
·波長(zhǎng)：532 nm
·帶寬：0 nm、1 nm、10 nm
針對(duì)具有有限帶寬（時(shí)間相干性）的光源的可用建模技術(shù)：
在此設(shè)置中，有兩種不同的技術(shù)對(duì)光源建模，每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)將在文檔中討論。
建模技術(shù)的單平臺(tái)交互性
每束光束在復(fù)雜系統(tǒng)中傳播時(shí)都與不同類型的光學(xué)元件相互作用。因此，一個(gè)精確的模型需要算法的無縫交互性，以便能夠處理以下出現(xiàn)的所有方面：
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2.
展開 [Optiwave] OptiSystem應(yīng)用：增益平坦濾波器優(yōu)化
增益平坦濾波器將所有波長(zhǎng)恢復(fù)到大約相同強(qiáng)度。OptiSystem擁有增益平坦濾波器優(yōu)化引擎。
1. 建模任務(wù)
WDM發(fā)射器生成八個(gè)信道從195 THz到196.4 THz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。增益平坦濾波器組件放置在EDFA之后，它將使增益平坦化。
2. 仿真步驟
下圖所示為光路圖。
WDM發(fā)射器、WDM復(fù)用器和WDM解復(fù)用器分別設(shè)置八個(gè)信道，頻率從195THz 開始，信道間隔20GHz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。
WDM發(fā)射器設(shè)置
WDM復(fù)用器設(shè)置
WDM解復(fù)用器設(shè)置
下圖顯示了優(yōu)化的主要參數(shù)。優(yōu)化將運(yùn)行10次，目標(biāo)是在1500至1600 nm范圍內(nèi)產(chǎn)生0.1 dB的增益紋波。濾波器的最小傳輸值為-40 dB，最大值為-0.1 dB。濾波器的傳輸值將在濾波器中定義的用戶定義頻率下進(jìn)行優(yōu)化。組件選項(xiàng)卡應(yīng)選擇過濾器組件，可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器。
設(shè)置優(yōu)化
優(yōu)化參數(shù)設(shè)置
優(yōu)化元件選擇增益平坦濾波器
可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器
為了運(yùn)行優(yōu)化，只需計(jì)算項(xiàng)目即可。請(qǐng)確保已啟用“Run all optimation”選框。在計(jì)算過程中，用戶可以單擊Optimization選項(xiàng)卡并可視化優(yōu)化的進(jìn)度，如下圖。
在這個(gè)特定的項(xiàng)目中，我們?cè)趫?bào)告頁(yè)面中有增益平坦濾波器前后的信號(hào)。我們還可以通過查看濾波器“傳輸”參數(shù)，使用WDM分析儀可視化放大器的總體增益和濾波器傳輸值的值。
3. 仿真結(jié)果
關(guān)閉運(yùn)行窗口，查看運(yùn)行結(jié)果，如下圖。
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增益平坦濾波器將所有波長(zhǎng)恢復(fù)到大約相同強(qiáng)度。OptiSystem擁有增益平坦濾波器優(yōu)化引擎。
1. 建模任務(wù)
WDM發(fā)射器生成八個(gè)信道從195 THz到196.4 THz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。增益平坦濾波器組件放置在EDFA之后，它將使增益平坦化。
2. 仿真步驟
下圖所示為光路圖。
WDM發(fā)射器、WDM復(fù)用器和WDM解復(fù)用器分別設(shè)置八個(gè)信道，頻率從195THz 開始，信道間隔20GHz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。
WDM發(fā)射器設(shè)置
WDM復(fù)用器設(shè)置
WDM解復(fù)用器設(shè)置
下圖顯示了優(yōu)化的主要參數(shù)。優(yōu)化將運(yùn)行10次，目標(biāo)是在1500至1600 nm范圍內(nèi)產(chǎn)生0.1 dB的增益紋波。濾波器的最小傳輸值為-40 dB，最大值為-0.1 dB。濾波器的傳輸值將在濾波器中定義的用戶定義頻率下進(jìn)行優(yōu)化。組件選項(xiàng)卡應(yīng)選擇過濾器組件，可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器。
設(shè)置優(yōu)化
優(yōu)化參數(shù)設(shè)置
優(yōu)化元件選擇增益平坦濾波器
可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器
為了運(yùn)行優(yōu)化，只需計(jì)算項(xiàng)目即可。請(qǐng)確保已啟用“Run all optimation”選框。在計(jì)算過程中，用戶可以單擊Optimization選項(xiàng)卡并可視化優(yōu)化的進(jìn)度，如下圖。
在這個(gè)特定的項(xiàng)目中，我們?cè)趫?bào)告頁(yè)面中有增益平坦濾波器前后的信號(hào)。我們還可以通過查看濾波器“傳輸”參數(shù)，使用WDM分析儀可視化放大器的總體增益和濾波器傳輸值的值。
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增益平坦濾波器將所有波長(zhǎng)恢復(fù)到大約相同強(qiáng)度。OptiSystem擁有增益平坦濾波器優(yōu)化引擎。
1. 建模任務(wù)
WDM發(fā)射器生成八個(gè)信道從195 THz到196.4 THz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。增益平坦濾波器組件放置在EDFA之后，它將使增益平坦化。
2. 仿真步驟
下圖所示為光路圖。
WDM發(fā)射器、WDM復(fù)用器和WDM解復(fù)用器分別設(shè)置八個(gè)信道，頻率從195THz 開始，信道間隔20GHz，每個(gè)信道的功率為-20 dBm。
WDM發(fā)射器設(shè)置
WDM復(fù)用器設(shè)置
WDM解復(fù)用器設(shè)置
下圖顯示了優(yōu)化的主要參數(shù)。優(yōu)化將運(yùn)行10次，目標(biāo)是在1500至1600 nm范圍內(nèi)產(chǎn)生0.1 dB的增益紋波。濾波器的最小傳輸值為-40 dB，最大值為-0.1 dB。濾波器的傳輸值將在濾波器中定義的用戶定義頻率下進(jìn)行優(yōu)化。組件選項(xiàng)卡應(yīng)選擇過濾器組件，可視化工具選項(xiàng)卡應(yīng)選擇雙端口分析器。
展開 基于HFSS軟件的濾波器設(shè)計(jì)
濾波器概述
1.濾波器分類
微波濾波器有很多種類型，按照傳輸線模式來分，可以分為介質(zhì)濾波器、同軸濾波器、共面波導(dǎo)濾波器、微帶線濾波器等；按照傳遞函數(shù)可分為巴特沃茲、切比雪夫、貝塞爾、橢圓和高斯等；按照元件類型可分為無源、有源、集總參數(shù)、分布參數(shù)、晶體濾波器等。
除了上述幾種分類方法之外，濾波器最常見的分類方法是按照頻響分類，有低通、高通、帶通和帶阻四種基本的類型。如下圖所示，每一種類型都可以由其對(duì)應(yīng)的低通原型通過頻率變換得到。
圖1 按照頻率響應(yīng)分類的濾波器
濾波器仿真
１.設(shè)計(jì)指標(biāo)與原理
本文設(shè)計(jì)了一款五階發(fā)夾型微帶帶通濾波器，并對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。濾波器工作在X波段的中心頻率為 10GHz；通帶絕對(duì)帶寬大于 1GHz；帶內(nèi)最大衰減0.5dB，起伏小于1dB，S11<-20dB，端口采用50歐姆匹配。
與其他微波濾波器形式相比，發(fā)夾濾波器更為常見，它是在半波長(zhǎng)諧振器的基礎(chǔ)上引申變形得到，其結(jié)構(gòu)更加緊湊，小型化是其特點(diǎn)之一。變形的方法也比較簡(jiǎn)單，即將半波長(zhǎng)諧振器的臂折疊，構(gòu)成一個(gè)U字形，這樣會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)臂，且臂與臂之間的間距與彎折程度有關(guān)，但是兩臂之長(zhǎng)加上間距的總長(zhǎng)度依然約等于二分之一波長(zhǎng)。這樣彎折后，原本在一個(gè)方向上 的二分之一諧振器長(zhǎng)度就可以縮短接近一半，所以濾波器的整體面積得到了減小。而且這種 結(jié)構(gòu)不需要過孔接地，便于加工。
圖２ 平行耦合線
發(fā)夾型帶通濾波器是在平行耦合濾波器的基礎(chǔ)上彎折得到，因此平行耦合帶通濾波器的研究方法對(duì)普通發(fā)夾濾波器同樣適用。發(fā)夾型濾波器的饋電方式主要有兩種：(1)平行耦合饋電方式；(2)抽頭式饋電方式。
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04 使用python設(shè)計(jì)模擬濾波器
(1, 2, 500))
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h)))
plt.xlabel('angular fre [rad/s]')
plt.ylabel('response [dB]')
plt.grid()
帶阻濾波器
import numpy as np
import scipy.signal as sig
import matplotlib.pyplot as plt
N, Wn = sig.ellipord([15,75], [20,70], 3, 30, analog=True)
b, a = sig.ellip(N,3,30,Wn, 'bandstop', analog=True)
w, h = sig.freqs(b, a, np.logspace(1, 2, 500))
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h)))
plt.xlabel('angular fre [rad/s]')
plt.ylabel('response [dB]')
plt.grid()
05 以上函數(shù)也可以設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，將analog=false，查看頻響用freqz，即可；
另外，數(shù)字濾波器還有兩個(gè)特別類型：陷波濾波器（點(diǎn)阻），共振濾波器（點(diǎn)通）
陷波濾波器
import numpy as np
import scipy.signal as sig
import matplotlib.pyplot as plt
b,a=sig.iirnotch(60,30,512)
w,h=sig.freqz(b,a,fs=512)
plt.plot(w,20*np.log10(abs(h)))
plt.xlabel('Hz')
plt.ylabel('dB')
plt.grid
展開 干貨 | ANSYS濾波器設(shè)計(jì)模塊功能介紹
濾波器是現(xiàn)代通信、雷達(dá)等技術(shù)中的核心元件，是可以實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻等頻率選擇功能的二端口元件。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率。ANSYS電子設(shè)計(jì)桌面下有專門的濾波器仿真功能模塊，按照信號(hào)頻段提供低通、高通、帶通和帶阻濾波器的多種拓?fù)渚C合。
本文主要介紹ANSYS濾波器設(shè)計(jì)模塊。打開ANSYS Electronics Desktop 2017，點(diǎn)擊Project 菜單下的Insert Filter Design模塊，打開操作界面。
展開 05 使用python設(shè)計(jì)模擬濾波器（2）
，讀者可以自行嘗試
02 iirdesign的使用
iirdesign帶通（等效butter）
import numpy as np
import scipy.signal as sig
import matplotlib.pyplot as plt
b,a = sig.iirdesign([20, 50], [14, 60], 3, 40, ftype='butter',analog=True)
w, h = sig.freqs(b, a, np.logspace(1, 2, 500))
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h)),c='red')
plt.xlabel('angular fre [rad/s]')
plt.ylabel('response [dB]')
plt.grid()
iirdesign帶通（等效ellip）
import numpy as np
import scipy.signal as sig
import matplotlib.pyplot as plt
b,a= sig.iirdesign([20, 50], [14, 60], 3, 40, ftype='ellip',analog=True)
w, h = sig.freqs(b, a, np.logspace(1, 2, 500))
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h)),c='red')
plt.xlabel('angular fre [rad/s]')
plt.ylabel('response [dB]')
對(duì)于，ftype='cheby1'; 'cheby2'，以及低通，高通，帶阻濾波器，讀者可以自行嘗試
展開 一款具有94%超高效率、22mA超低靜態(tài)電流及無濾波器設(shè)計(jì)的高性能D類音頻放大器-IML6602
音頻功率放大器在每個(gè)產(chǎn)生可聽聲音的系統(tǒng)中都起著至關(guān)重要的作用。如今模擬音頻電源轉(zhuǎn)換的創(chuàng)新周期已經(jīng)成熟，幾乎沒有任何任何技術(shù)難度就可以實(shí)現(xiàn)，這就是D類音頻功率放大器發(fā)揮作用的地方。D類功率放大器技術(shù)才剛剛開始發(fā)展，這些技術(shù)具有提供更高效率和音頻性能的巨大潛力，使音頻產(chǎn)品更可靠、質(zhì)量更高、尺寸更小、成本更低。
音頻放大器的目標(biāo)是在產(chǎn)生聲音的輸出單元再生輸入的音頻信號(hào)，要求輸出具有期望的音量和功率電平，再生過程忠實(shí)、有效且失真低，音頻的頻率范圍從20Hz到20kHz，所以，放大器必須在這個(gè)頻段具有良好的頻率響應(yīng)(如果驅(qū)動(dòng)帶限揚(yáng)聲器，如重低音或高音揚(yáng)聲器則較差)。
D類功率放大器的輸出晶體管級(jí)作為電子開關(guān)運(yùn)行，并且沒有像其他放大器那樣的線性增益。D類功率放大器通過接收傳入的模擬輸入信號(hào)并生成PWM或PDM開始工作。然后它將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖流。這是一種主要放大MOSFET和晶體管的放大器，因此，可以說一個(gè)典型的D類功放由兩個(gè)輸出MOSFET、一個(gè)脈寬調(diào)制器和一個(gè)外部低通濾波器組成，用于
工采網(wǎng)代理的D類音頻放大器-iML6602，這是款2×30W立體聲/單通道60W輸出的高性能芯片，采用雙通道架構(gòu)，可在24V供電THD+N=10%條件下，BTL模式能持續(xù)提供2*30W/8Ω功率輸出；PBTL（單通道）模式能夠持續(xù)提供60W/4Ω功率輸出，同時(shí)管腳能兼容替代TPA3118，無需修改電路設(shè)計(jì)，無需修改PCB布局。以94%超高效率、22mA超低靜態(tài)電流及無濾波器設(shè)計(jì)，為藍(lán)牙音箱、Soundbar、電視音響等設(shè)備提供“高保真+低功耗”的終極解決方案。
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