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TechnicalFeature 技术特写

通过参数化间隔，并通过端口调谐
Q Data
ex
32 来调整谐振器长度，可以基于EM分析非
常精确的计算耦合系数与谐振器间隔相
31
关联的曲线。从该曲线可以确定实现所
30 需耦合的间距。图9中的曲线显示了谐振
3
y = –0.0007x + 0.0831x – 3.94x + 88.858
2
29 器之间的耦合量与它们的间距之间的预
期反比关系。
28
Tap Height 27 抽头谐振器的参数化建模
26
下一步是确定为滤波器提供输入/输
25 出的抽头谐振器的物理细节。外部Q可
Q Data 以通过抽头谐振器的中心频率与3dB带
ex
24
Poly. (Q Data) 宽的比率或通过测量群延迟来确定（图
ex
23
10）。通过测量谐振曲线的3dB带宽来
22 找到外部耦合，以Δf 3dB 表示。外部Q
20 25 30 35 40 为：Q ex = Q loaded = f 0 /Δf 3dB 。还可以通过
Q ex 测量S 11 的群延迟来确定外部Q。
图13：基于反射时间延迟的参数化扫描EM分析得到的Qex与抽头高度。 创建一个参数化的EM模型，其中
包括一个可以接入单个谐振器的同轴电
源，并且从壳体底部到同轴电缆中心的
距离进行参数化，以便可以将其调整到
不同的高度，以达到由Chebyshev低通参
数计算出的外部Q。在谐振器和调谐螺
钉之间还放置一个集总端口，以支持端
口调谐，来解决由于抽头造成的谐振器
频率的任何变化（图11）。
对于不同的抽头高度，抽头谐振器
的EM分析提供了时间延迟响应作为频率
图14：在每个谐振器上增加一个端口使设计人员能够调谐每个谐振器的频率以及谐 的函数（图12）。
振器之间的耦合。
时间延迟响应用于导出外部耦合。
参数仿真可以生成外部Q与抽头高度曲

ID=FSWP1
IND Fo Fn SWPFRQ 线，从中可以直接选择所需Qex的抽头
ID=L1 Values=(27.52, 27.668864, 27.920497, 28.169457, 28.328) 高度（图13）。
L=0 nH SUBCKT
Port 1 ID=S1 7 Port
P=1 NET=”N5 INTDIG” P=2 端口调整
Z=50 Ohm 2 3 4 5 6 Z=50 Ohm 使用参数化来扫描数值并生成组合
CR1=0 整个滤波器的各个组件，并使用等纹波
CR2=0 CAP CAP CAP CAP
CR3=0 ID=C6 ID=C7 ID=C8 ID=C9 优化例程，通过端口调整完成设计。虽
CR4=0 C=CC1 1F C=CC2 1F C=CC3 1F C=CC4 1F 然当今的EM仿真器非常快速强大，但低
CR5=0
阶滤波器的EM仿真时间仍然需要几分钟
CC1=0
CC2=0 CAP CAP CAP CAP CAP 甚或几十分钟。端口调谐将优化过程从
CC3=0 ID=C1 ID=C2 ID=C3 ID=C4 ID=C5 EM域移动到电路理论域，其仿真时间更
CC4=0 C=CR1 1F C=CR2 1F C=CR3 1F C=CR4 1F C=CR5 1F
(a) 快。在每个谐振器处增加一个端口可以
快速调谐每个谐振器以及谐振器之间的
Port Tuned Analyst Model 耦合（图14）。
0
将每个谐振器装上50欧姆端口，然
–10
后对谐振器的原始耦合（不是耦合系数
–20 本身）进行仿真，仿真域内的S参数变
–30 化非常平滑（图15）。事实上，对于窄
–40 带滤波器，电路仿真器只需要仿真域中
–50 的5到10个离散频率，即可通过插值法生
–60 成平滑的频率响应图。
26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5
Frequency (GHz) 通过端口调谐，得到的电容值显示
了3D EM模型的调谐要求。正电容值和
DB(|S(1,1)|) Schematic 1
DB(|S(2,1)|) Schematic 1 负电容值都可用于电路仿真。对于谐振
(b) 器调谐（端口到地电容器），负电容值
图15：将谐振器之间的原始耦合仿真，仿真域内的S参数变化非常平滑。 表示谐振器（EM模型）调谐得太低；正
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