对照HFSS！自研滤波器综合设计软件设计一款优秀的带通滤波器

今年7月，我在仿真秀做了一期《30年天线设计创新技术直播访谈》，向听众朋友介绍了我个人原创的滤波器综合设计软件。就在昨天，有用户联系仿真秀杨老师希望试用并购买这个软件，我既惊讶又高兴，我也非常乐意把这个软件工具转让给需要的有缘人。本文我就向读者朋友全面介绍我的这个软件，授予用户如何利用本人开发的滤波器综合设计软件来设计带通滤波器（为了方便起见，暂不考虑温漂等）。

一、设计目标

通带：1920~1940MHz

插损：≤1dB

回波损耗：≥18dB

带外抑制：≥40dB@1952~1954MHz

实际滤波器可能还有其他指标。

二、设计方法的比较

本文只说明几种方法的不同点，设计中共性的东西(例如还需要HFSS软件配合)几乎不再提到。

A、经典的设计方法

对于没有有限传输零点的带通滤波器，可以通过频率变换、查表的方法，确定滤波器的阶数。然后再由带内纹波(回损确定)和阶数查表得到g值，进而求出耦合系数……

该方法的缺陷是：Q值对滤波器的影响无法估计(往往只能估计通带中心的插损):更严重的问题是对于上述包含有限传输零点的滤波器，无法确定其阶数。

B、软件优化法

软件优化，和经典的设计方法相比，的确可以避免走很多弯路，可以在投板以前规避很多技术风险。

但是，该方法仍然有同样严重的缺陷，事前无法确定滤波器的阶数。

也许大家想到了试探法，的确如此。但是大家稍候可以体会到在其他软件中采用试探法的效率是低得几乎无法忍受的、甚至是无法实现的。

C、采用滤波器综合设计软件设计滤波器

该方法利用滤波器综合设计软件来综合滤波器，具有省时、高效、准确、最优等特点，是其他方法无法比拟的。

三、 设计比较

本节将软件优化法与综合法进行比较

假设单个滤波器节的无载 Q=5000。

A 采用滤波器综合设计软件设计滤波器

将设计目标输入滤波器综合设计软件：

综合的结果为：

综合的结果完全符合设计目标。同时该软件还可以计算节点的最大电压，设计时以此为依据可以避免滤波器工作时打火。综合过程仅需要几秒钟。

B 软件优化法（采用其他软件）

B1 采用软件 1 

利用综合软件知道的数据：滤波器为 4 阶（如果包含源和负载，总共就是 6 阶），在 2~5、3~5 加入交叉耦合：

经过一天一夜的优化，得到的结果是：

显然没有达到设计目标。

B2 采用软件 2

利用综合软件知道的数据：滤波器为 4 阶（如果包含源和负载，总共就是 6 阶），在 2~5、3~5 加入交叉耦合：

经过几个小时的优化，结果如下：

继续优化：基本达到设计目标，只有少数频点的性能不符合要求。

四、 基于计算结果的比较

因软件1 没有达到设计目标，显然是最差的。

那么软件2 同滤波器综合设计软件相比，差距在哪里呢？

1、最终仍有少数频点的性能不符合要求。

2、优化所花的时间太长，效率方面无法同综合软件相比。

3、用软件 2 计算时，利用了综合软件的计算结果：滤波器的阶数、交叉耦合的位置、还包括插损、带外抑制等。假如事先不知道这几个数据，那么优化所花的时间还要成倍增加。对于更复杂的滤波器，采用综合法，优势就更明显了。

最关键的是，采用综合法设计的滤波器是最优的（插损小，带外抑制大）。

五、其他问题

也许大家会问，1dB 的插损是否太大？本例中，在响度带宽不变的前提下，插损主要和 Qu、RL 有关。我们试着改变一下设计目标（输入条件）：

这些是在实际的基站上可以实现的，计算结果如下：

由于篇幅问题，本文没有介绍带通滤波器的现状——应用领域和带通滤波器详细设计步骤。我会在后面的文章给大家讲解，诚邀大家关注我在仿真秀发起的培训—《前华为中兴小米天线专家亲授—新型天线设计仿真实战训练营》（长期招生）。如果对我这个软件感兴趣的朋友，欢迎联系杨老师申请试用或者进一步技术交流。

六、 写在最后

如果大家对程胜祥老师自研滤波器综合设计软件感兴趣，或希望试用和购买，大家可以联系仿真秀平台。

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