Решение для разработки микроволновых СВЧ-фильтров

Развитие 5G и переход радиосистем в более высокочастотный диапазон вызывает потребность в разработке более сложных конструкций фильтров в новых частотных диапазонах и новых топологиях для постоянно растущего числа продуктов и оборудования. Это приводит к необходимости инженеров развивать навыков проектирования фильтров. Однако для создания высокопроизводительных фильтров микроволнового и миллиметрового требуются высококвалифицированные инженеры. Из-за высокой добротности и чувствительности радиочастотных (RF) фильтров процесс проектирования и настройки может быть достаточно длительным. Затягивание сроков проетирования может поставить под угрозу реализацию проекта, может привести к сбоям в конструкции на этапах прототипирования и тестирования.

Чтобы помочь удовлетворить эти потребности при проектировании фильтров, Ansys представляет два новых инструмента для проектирования и анализа ВЧ / СВЧ-фильтров. Они позволяют сэкономить недели проектирования и тестирования новых фильтров. Эти инструменты позволяют менее опытным инженерам быть успешными разработчиками, а в сочетании с мультифизическим анализом Ansys, успех гарантирован.

Экран «Filter Quick» для синтеза фильтров в Ansys Nuhertz FilterSolutions

Быстрый дизайн фильтра с помощью Nuhertz FilterSolutions

Инструмент ANSYS Nuhertz FilterSolutions значительно ускоряет разработку сосредоточенных элементов (поверхностного монтажа) и планарных фильтров. Для конструкций с сосредоточенными параметрами доступны различные стандартные конструкции и библиотека компонентов от поставщиков, что позволяет мгновенно прогнозировать характеристики разрабатываемой схемы фильтра. Для планарных фильтров Nuhertz FilterSolutions предлагает список геометрий, соответствующих типу выбранного фильтра, и мгновенно предсказывает реакцию фильтра, когда пользователь выбирает каждый из них. Создается плоская геометрия, и общий размер фильтра прогнозируется автоматически. Прогнозы частотной характеристики в Nuhertz основаны на моделях, полученных на основе решений конечных элементов для компонентов фильтра. Одним нажатием кнопки можно экспортировать полную геометрию фильтра в ANSYS HFSS для точного прогнозирования и оптимизации характеристик фильтра.

Геометрия НЧ-фильтра в Ansys HFSS, сгененированная с помощью Ansys Nuhertz FilterSolutions

Наконец, Nuhertz FilterSolutions также включает инструменты синтеза для активных, переключаемых конденсаторов и цифровых фильтров. Список соединений активных фильтров можно экспортировать в формат SPICE. Модуль синтеза цифрового фильтра может экспортировать C-код для генерации цифровых фильтров.

Оптимизация SynMatrix

Второй инструмент предлагает компания-партнер Ansys SynMatrix. Решение SynMatrix предлагает синтез, анализ и оптимизацию фильтров произвольной топологии. Это отличный инструмент для резонаторных, волноводных и керамических фильтров. Инструмент поддерживает синтез диплексеров / триплексоров, а также многополосных фильтров.

SynMatrix. Отклик фильтра и матрицы связи

Инструмент позволяет производить расчет чувствительности, мощности, дисперсии и матрицы связи из заданного файла (.s2p), который может быть получен от сетевого анализатора или из ANSYS HFSS. Возможности оптимизации - это то, что действительно отличает SynMatrix. Он взаимодействует с HFSS для получения грубо настроенной модели фильтра и регулирует физические параметры до тех пор, пока модель не будет настроена должным образом. Он также взаимодействует с анализатором цепей для управления настройкой фильтра на стенде. Наличие точной и полной 3D-модели может сэкономить время и ресурсы на дорогостоящем прототипировании и доработке на более поздних этапах цикла проектирования.

Дополнительные инструменты проектирования фильтров

Часто возникает вопрос, какое решение лучше. Фактически, инструменты Nuhertz и SynMatrix дополняют друг друга. Nuhertz FilterSolutions рекомендуется для строгания и поверхностного монтажа (элемент с сосредоточенными параметрами). Инструмент SynMatrix лучше подходит для проектирования резонаторных фильтров и там, где требуются гибкие топологии фильтров. Кроме того, SynMatrix может расширять конструкции планарных распределенных фильтров, синтезированных с помощью Nuhertz, для дополнительной оптимизации этих конструкций фильтров на основе ИИ.

SynMatrix Automated Tuning показывает уровни ошибок и прогресс оптимизации

Вместе с другими уникальными технологиями трехмерного электромагнитного моделирования в HFSS, такими как аналитические производные и автоматическое адаптивное построение сетки, эти два решения по фильтрам делают проектирование ВЧ- и СВЧ-фильтров гораздо более простым и доступным большему количеству инженеров.