Конструкция электромагнитного фильтра на основе извлечения матрицы связи с CST Studio Suite
Электромагнитные (ЭМ) фильтры используются во многих электронных системах, от базовых станций сотовой связи до радаров для аэрокосмической и оборонной промышленности. Общеизвестно, что беспроводные системы всегда имеют некоторую форму антенны, которая отправляет/принимает электромагнитные сигналы. Но что, возможно, менее известно, так это то, что за любой антенной находится электронная сеть, в которой фильтрация сигнала выполняет ценную функцию.
Полный цикл проектирования и анализа электромагнитных фильтров может быть выполнен в CST Studio Suite. Одним из конкретных решений является специальный оптимизатор, основанный на извлечении с помощью Filter Designer 3D (FD3D) так называемой «матрицы связи». Эта матрица служит заменой трехмерной геометрии, что позволяет осуществлять эффективную автоматическую настройку отклика фильтра. Это очень полезно, так как пользователю не нужно быть экспертом во всех деталях синтеза и реализации сложных фильтров.
Интересный новый дизайн фильтра был продемонстрирован San Blas et al на недавней Европейской конференции по микроволновым технологиям в Мадриде в сентябре 2018 года. Некоторые инженеры SIMULIA , вернувшиеся с мероприятия, заинтригованные этой конфигурацией, быстро воссоздали модель фильтра в CST Studio Suite. Поскольку он имеет чувствительную геометрию, его пришлось подвергнуть некоторой оптимизации, чтобы получить настроенный отклик фильтра. С оптимизатором FD3D это не было проблемой, и поэтому было быстро достигнуто хорошее согласование мощности по всей полосе пропускания канала, о чем свидетельствует низкий уровень отраженного сигнала, показанный на рис. 1.
Эта возможность оптимизации также позволила инженерам сделать еще один шаг вперед и скорректировать цели для нового набора спецификаций фильтрации. В этих устройствах затухание вне канала является еще одним важным показателем качества, и с этой целью нули перемещаются в характеристику передачи. Конкретный уровень затухания 50 дБ для верхней полосы задерживания был указан в качестве цели для этой модели, как показано на рис. 2. Этот уровень был успешно достигнут после еще одного запуска оптимизатора на основе FD3D.
Исходная модель имела нулевую передачу на частоте около 12 ГГц, и, как видно на рис. 2, она была снижена до 10,5 ГГц для достижения маски затухания. Это было достигнуто за счет увеличения связи по магнитному полю между входным и выходным коаксиальными штырями в 3D-модели, показанной на рис. 3. Это потребовало физического сближения штырей друг к другу при отсоединении от них питающих зондов. Последний толчок пришелся на небольшое увеличение высоты полостей. Эти изменения были внесены эмпирическим путем, в то время как оптимизатор затем позаботился о достижении точных размеров.
Ссылка на источник: 3ds.com