基于Synmatrix與HFSS的多場(chǎng)景濾波器快速設(shè)計(jì)與仿真吳迪斯

|中興通訊股份有限分司?yyyyANSYS,

Inc.

多場(chǎng)景濾波器設(shè)計(jì)概覽

濾波器綜合

低通濾波器設(shè)計(jì)

金屬濾波器設(shè)計(jì)

平面濾波器設(shè)計(jì)

濾波器AI優(yōu)化

多場(chǎng)景濾波器設(shè)計(jì)概覽u

Synmatrix涵蓋項(xiàng)目經(jīng)理定義指標(biāo)--工程師設(shè)計(jì)工程--調(diào)試員實(shí)測(cè)調(diào)試的完整工作流；u

Synmatrix+HFSS打通濾波器綜合--提取--建模--優(yōu)化--調(diào)試等濾波器/雙工器設(shè)計(jì)全鏈條；u帶通、

帶阻、

低通、

多頻、

多工等多類型濾波器設(shè)計(jì)；u同軸、

波導(dǎo)、

平面帶線、

高低阻抗線等多形式濾波器設(shè)計(jì)；輔助調(diào)試Tuning參數(shù)提取

Extraction自動(dòng)建模ModelingAI優(yōu)化Optimization智能綜合Synthesisu

Synmatrix提供完備的濾波器綜合類型

，

覆蓋多種基站濾波器場(chǎng)景

帶通濾波器綜合耦合矩陣/色散模擬/功率計(jì)算

帶阻濾波器綜合抗干擾濾波器快速評(píng)估

低通濾波器綜合圓低通、

方低通等高低阻抗低通類型

雙工器/多工器綜合T型結(jié)直接合路與公共腔合路類型

多頻濾波器器綜合裁剪多頻合路電路建模仿真環(huán)節(jié)

高通濾波器器綜合（拓展中）FilterSynthesisLowpass

FilterMutiband

FilterBand

passBand

stop

FilterDuplexer&

Multiplexer

濾波器綜合

濾波器綜合色散效應(yīng)：增加色散因子模擬波導(dǎo)類色散效應(yīng)（低端/高端/雙端內(nèi)縮或外擴(kuò)）自定義拓?fù)洌狐c(diǎn)選模式

，

自定義點(diǎn)選耦合矩陣非零項(xiàng)

，高效確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Coupling

Matrix

OutputSuppression

definitionPowerCalculationPassband

definitionStopband

definitionTopology

SelectionSpecification回波損耗25dB@1.8-2.7GHz抑制要求58dB@6.4-10GHz外導(dǎo)體直徑7mm低阻段直徑6.5mm高阻段直徑1mm①

低通規(guī)格要求輸入②

階數(shù)/回波/截止頻率定義③

LC理想電路綜合④

高低阻抗范圍限制⑤

結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算⑥

根據(jù)規(guī)格優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)⑦刷新結(jié)構(gòu)參數(shù)后自動(dòng)建模⑧

電磁仿真結(jié)果輸出

低通濾波器設(shè)計(jì)（高低阻抗）結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果（佐洛列夫類型）高低阻抗結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算LC理想電路綜合結(jié)果Specification回波損耗23dB@1800-1875MHz抑制要求103dB@1705-1780MHz103dB@1910-1970MHz金屬濾波器設(shè)計(jì)--同軸濾波器11階3零點(diǎn)設(shè)計(jì)

，零點(diǎn)類型1L+2C諧振頻率1837.5MHz

，Q值3200功率>120W

，溫漂<0.5MHz2單腔設(shè)計(jì)-頻率與Q值1濾波器耦合矩陣綜合3

功率計(jì)算與溫漂設(shè)計(jì)Specification回波損耗23dB@1800-1875MHz抑制要求103dB@1705-1780MHz103dB@1910-1970MHz多耦合結(jié)構(gòu)可選

，最大耦合系數(shù)0.43多耦合結(jié)構(gòu)可選，

目標(biāo)時(shí)延7.3ns排腔布局+交叉耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)金屬濾波器設(shè)計(jì)--同軸濾波器4

耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真5

饋電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真6

排腔設(shè)計(jì)與全腔建模矩形波導(dǎo)介質(zhì)集成波導(dǎo)圓波導(dǎo)金屬濾波器設(shè)計(jì)--波導(dǎo)濾波器饋電設(shè)計(jì)模塊：?jiǎn)吻辉O(shè)計(jì)模塊：耦合設(shè)計(jì)模塊：》》》全腔模型：高低阻抗開路枝節(jié)橢圓類型經(jīng)典類型Specification通帶要求25dBRL@1.7-2.9GHz抑制要求51dB@4.2-10GHz板材參數(shù)RO3003/T=0.787mm平面濾波器設(shè)計(jì)--低通濾波器①類型選擇：

四種類型選擇②

規(guī)格與板材定義：

規(guī)格輸入后可自動(dòng)推薦階數(shù)/零點(diǎn)

，板材支持庫選/自定義③

尺寸計(jì)算：

阻抗范圍可限定④LC段調(diào)整與自動(dòng)建模：

各LC段可拆分調(diào)整為直線/蜿蜒線/矩形/扇形/圓形平面低通濾波器類型開路枝節(jié)經(jīng)典類型Specification通帶要求22dBRL@5.8-6.5GHz抑制要求43dB@7.36-7.89GHz板材參數(shù)RO4350/T=0.787mm平面濾波器設(shè)計(jì)--帶通濾波器③

尺寸計(jì)算：

板材定義后給出諧振器/耦合間距/饋電位置等初始尺寸④自動(dòng)建模：

通過仿真提取調(diào)整尺寸后建模①類型選擇：

四種類型選擇②

規(guī)格定義與電路綜合：

通帶與阻帶規(guī)格輸入與LC電路參數(shù)/矩陣參數(shù)綜合梳妝線邊耦合端耦合交指型平面帶通濾波器類型功能介紹：

提供濾波器AI自動(dòng)仿真優(yōu)化功能

，指定矩陣與物理參量關(guān)系后即可啟動(dòng)自動(dòng)迭代優(yōu)化仿真

，

經(jīng)歷指標(biāo)與模型導(dǎo)入--矩陣與參數(shù)映射--首輪步進(jìn)獲取--色散修正--自動(dòng)優(yōu)化迭代--優(yōu)化結(jié)果輸出

，過程數(shù)據(jù)可回溯無需人工干預(yù)

，

節(jié)省仿真人力；

濾波器AI自動(dòng)優(yōu)化指標(biāo)與模型導(dǎo)入矩陣與參數(shù)映射首輪步進(jìn)獲取色散修正自動(dòng)優(yōu)化迭代優(yōu)化結(jié)果輸出

創(chuàng)建映射文件建立耦合矩陣元素（耦合與頻率）

與實(shí)際模型物理參數(shù)映射關(guān)系

，

并定義各物理參數(shù)上下限；

當(dāng)前支持一對(duì)一映射關(guān)系

，后續(xù)擴(kuò)充至一對(duì)多

設(shè)置仿真參數(shù)頻率/收斂步數(shù)/△S等仿真參數(shù)與散射參數(shù)/相位/時(shí)延等解算目標(biāo)參數(shù)設(shè)置

啟動(dòng)仿真聯(lián)合HFSS進(jìn)行仿真

濾波器AI自動(dòng)優(yōu)化

導(dǎo)入模型導(dǎo)入自定義模型與并支持多Design選擇SetHFSSsimulationparametersCreatethe

mapping

fileLoadtheAEDTfileRunthesimulation

耦合矩陣提取初次仿真結(jié)束后S參數(shù)曲線即自動(dòng)導(dǎo)入Synmatrix

，點(diǎn)擊Extract

Matrix進(jìn)行耦合矩陣提取與擬合曲線生成

色散因子修正通帶內(nèi)回波損耗與高抑制處由于色散效應(yīng)存在曲線擬合誤差

，修正色散因子后

調(diào)諧步進(jìn)獲取二次仿真后根據(jù)耦合/頻率/饋電在Error

Bar中變化量確認(rèn)各物料參數(shù)調(diào)諧步進(jìn)

，案例調(diào)諧步進(jìn)為主耦合--0.025mm

，

饋電耦合--0.08mm

，交叉耦合--

0.025mm

，

頻率--0.008mm

，

各參量最大調(diào)諧量為步進(jìn)的兩倍；

濾波器AI自動(dòng)優(yōu)化可提高矩陣提取精度（影響

~2%-3%）

，案例色散因子選取值為2后擬合良好DispersivecontrolTrial

modificationMatrixextraction

濾波器AI自動(dòng)優(yōu)化

啟動(dòng)AI優(yōu)化將模式由Custom

optimization切換至AI

optimization后即可啟動(dòng)AI優(yōu)化

，復(fù)用前期映射文件

，優(yōu)化迭代過程無需人工干預(yù)M24仿真結(jié)果

，

并提供各輪迭代歷史數(shù)據(jù)供回溯選?。?/p>

Error最低不一定最優(yōu)）案例經(jīng)歷4.5小時(shí)/45次迭代獲得最低E

rror45times

simulation/4.5hoursl

i29th

simulation—RFResponsewith

the

lowest

error44th

simulationERROR—0.048342nd

simulation

ERROR—0.05932nd

simulation

ERROR—0.054LauchAIoptimization

仿真結(jié)果篩選LowestError

重整黃金矩陣案例多次迭代中M24因物理結(jié)構(gòu)受限而收斂緩慢

，編輯矩陣將M24修改為0.027（最后一次迭代數(shù)值）

并鎖定交叉耦合分量后優(yōu)化矩陣以滿足規(guī)格

，

并保存為新的黃金矩陣；

二輪AI優(yōu)化以新的黃金矩陣作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行二輪AI優(yōu)化后

得到滿足規(guī)格要求的HFSS仿真模型

濾波器AI自動(dòng)優(yōu)化CheckoffM24&M25and

optimize

otherelementstomeetthespecificationNoroomto

lower

M24

due

tothephysicallimitation.Editmatrixto

change

M24to0.027.Optimizedcoupling

matrixFinalHFSSsimulation

result

總結(jié)

綜合：

覆蓋多頻、

多工等場(chǎng)景

，增加色散因子提高綜合精度

提取/調(diào)試：

指導(dǎo)仿真與調(diào)試方向

，

節(jié)約仿真/調(diào)試時(shí)長35%

建模：

支持同軸、

低通、

波導(dǎo)、

微帶等形式的參數(shù)化一鍵建模

，減少80%建模時(shí)長

優(yōu)化：

AI智能優(yōu)化

，過程無需人工干預(yù)

，

每款濾波器節(jié)省25%優(yōu)化時(shí)間

，釋放仿真人力低通濾波器LowpassfilterFor

RRU/

UBRapplication波導(dǎo)濾波器Waveguidef