Three’s Company:模拟，优化和基于测量的建模简化射频和微波滤波器设计

天线设计的一个关键部分涉及到支持电路，而系统设计的核心是滤波器的开发和实现。本质上，滤波器是频率的守门人。简单地说，滤波器允许所需的频率和信号进入您的项目，并阻止不需要的频率和信号。

常见的射频滤波器类型包括:

• 低通:允许低于截止频率的频率通过
• 高频:允许高于截止频率的频率通过
• 带通:允许一定范围内的频率通过
• 带阻:阻止一定范围内的频率通过

滤波器可以在射频板或模块设计中以多种形式实现，例如离散或“集总”元件(表面贴装组件)、低温共烧陶瓷(LTCC)、微带、带线和集成电路(ic或芯片)。

在更高的频率下构建滤波器变得更加具有挑战性，因为需要非常精确地确定有效设计滤波器所需的值和组件的特定组合。

Modelithics在的帮助下减轻了这种负担万博Ansys基于三维高频电磁(EM)模拟和万博Ansys Nuhertz滤波器解决方案设计软件。Modelithics为射频、微波和毫米波组件提供全面的测量和建模工具，包括Modelithics完整库和基于测量的组件模型，可与HFSS和Nuhertz无缝集成。

通过优化和关键洞察，这三种工具显著加速了具有高频离散电阻、电感和电容(RLC)组件的集总元件滤波器的设计。

优化滤波器设计

射频滤波器有非常具体的印刷电路板(PCB)制造要求，需要仔细的材料选择。更复杂的是，表面贴装组件也可能变化无常。首先，它们可以根据所放置的电路板的不同而表现不同，因为每个组件都会产生一个小的本地电磁场，可以与电路板耦合并做出不可预测的反应。此外，离散组件的值将在一定的公差范围内，导致不准确的“标准”值。

Modelithics通过为离散组件值提供基于测量的组件模型，包括它们与具有不同尺寸着陆垫的不同类型基片的耦合，在这一领域提供了极大的帮助。当你将组件焊接到电路板上时，衬垫的大小——通常是一个非常短的金属痕迹，比它的连接线宽——会产生影响，尤其是在更高的频率下。

Modelithics为表面安装部件提供了一个全面的模型库，其中包括有关部件对设计影响的信息，从而简化了过程。此外，Modelithics部件库包括将组件作为参数焊接到的表面、基板或电路板。模型还提供了与安装垫尺寸相关的参数。

通过选择精确尺寸的组件和材料，您可以更好地了解您的设计，并降低设计风险和潜在的故障。

您可以从Nuhertz或HFSS访问Modelithics库。Nuhertz以直接无缝的方式提供自动滤波器设计、合成和优化。使用您的滤波器性能规格，Nuhertz合成您的集总组件，并自动在HFSS中设置滤波器分析和优化。

HFSS擅长电磁仿真，使您能够设计和模拟高频电子产品，如射频和微波组件、滤波器、连接器、pcb、天线等。万博网首先，对标准值分量进行优化。在第二个过程中，平面互连与标准值组件一起进行优化，以确保离散组件及其互连的电磁影响产生最佳设计，以适应性能规范。如果需要，屏蔽、外壳效应和基片边缘连接器可以包括在整体优化中。

HFSS有两种模式:3D模式和3D布局模式，最适合使用分层电路板几何图形或布局高速组件(如IC封装、片上嵌入式无源和PCB互连)的设计人员。

HFSS还可以使用现成的3D组件模型进行仿真，包括射频连接器和表面贴装设备(例如，片式电容器和电感器)。3D组件模型包含所有相关信息，包括材料、几何形状、设计参数和边界条件，可以集成到3D EM仿真中。许多组件供应商向客户提供HFSS 3D组件，以便他们可以直接将其集成到他们的设计中。

这个单独的3D组件功能可以在任何一种模式(3D或3D布局)中使用，并充当模型的“黑盒子”，保持其内部设计和材料的细节隐藏在视图之外。

专利加密技术允许组件供应商隐藏和保护关键知识产权(IP)，同时完整地描述其部件以进行下游模拟。

例如，制造商可以建模一个表面贴装部件，如离散电感或电容器，并以一种没有人可以看到它内部的方式交付。这是有益的，如果另一个制造商正在开发一个滤波器，并希望使用该模型，并在一个更大的电路板设计的背景下模拟它。

除了保护隐私，它还通过其外部边界与底座设计(包括其他3D组件)提供精确的电磁交互，其端口可以与底座设计中的导体(如安装垫)进行电气连接。

应对挑战

与许多产品和行业一样，射频万博网/微波滤波器设计的最大挑战之一是确保设计在构建时能够成功工作。物理测试既昂贵又耗时。通过模拟，您可以在创建物理原型之前虚拟地设计、测试并确保产品的成功。这是特别有益的，当你生产大量的过滤器数量和工艺产量是重要的。

处于这个位置的大多数工程师和设计师都被两个问题所困扰:我能可靠地制造100万个这样的过滤器吗?有多少能通过规格要求?

这是Nuhertz-Modelithics-HFSS工作流帮助克服的主要挑战之一，通过洞察和优化使工程师和设计师对他们的设计充满信心。

工作流的最大好处包括设计优化、自动化、提高制造产量、洞察工艺角落和产量、缩短上市时间以及降低材料成本。

射频/微波滤波器设计人员面临的另一个障碍是获得正确的部件。离散电感，电容器和电阻只提供在某些标准值。Nuhertz通过在考虑标准值的同时帮助您选择组件来缓解这一挑战。这是Nuhertz优化功能的重要组成部分-帮助您找到最接近满足您正在使用的电路或滤波器性能要求的标准值组件。同样有利的是，该软件还提供洞察组件之间的互连将如何影响您的设计。

发现工具

Nuhertz使您能够快速有效地合成满足性能要求的滤波器，然后在HFSS中打开滤波器设计，进行即时EM分析和优化。Modelithics Microwave Global Model library，在Nuhertz和HFSS中可访问，提供了一个全面的库，在整个建模过程中为您配备精确测量的组件，以确保您的设计符合规范要求。

要了解更多关于Nuhertz-Modelithics-HFSS工作流的信息，请访问Nuhertz的免费试用．