基于Ansoft HFSS的耦合带状线微波带通滤波器仿真设计与应用

耦合带状线微波带通滤波器的仿真设计是一项关键技术，它在微波通信、雷达系统和无线通信等领域具有广泛应用。本文由白珂和吴万军等人在零八一电子集团有限公司高频高能室通过Ansoft公司的HFSS11微波仿真软件进行研究。文章首先介绍了耦合带状线微波带通滤波器的设计背景，带状线结构的带通滤波器由于其独特的优点而受到关注，尽管选择范围有限。 设计过程分为三个步骤：首先，采用综合法设计，即通过设计低通滤波器原型，然后利用频率变换将其转化为带通滤波器。设计指标规定了工作在C波段，通带相对带宽为16%，通带最大衰减要求小于-1dB，纹波为-0.5dB。阻带衰减在带通频率fb=f_上应达到30dB。输入输出线的特性阻抗设为50Ω，且在通带内的驻波比控制在1.2以内。 设计的关键在于选用合适的耦合带状线结构，如图1(b)所示，这种结构通过改变耦合参数来实现带通滤波功能。文章提到两种流行的设计公式，马特海(Mattaei)方法和科恩(Cohn)方法，它们都是基于低通滤波器的频率变换，但具体实现略有差异。科恩的方法涉及切比雪夫低通原型，通过调整参数以满足带通滤波器的性能要求。 仿真部分是设计的核心，作者使用Ansoft的HFSS11软件进行模拟，这种软件在微波工程领域被广泛认可，能够提供精确的电磁场分析和性能预测。通过仿真，设计者可以优化滤波器的几何尺寸、耦合度等参数，确保滤波器在实际应用中表现出理想的通带和阻带特性。 总结来说，本文介绍了一种耦合带状线微波带通滤波器的设计策略，结合了理论计算和软件模拟，旨在实现高性能、窄带宽的滤波器，这在现代通信系统中对于信号的精确过滤和传输至关重要。通过仿真验证和实际产品应用，这种技术展示了其在微波工程领域的实用价值。