如何進(jìn)行濾波器設(shè)計軟件選擇

2016-12-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

微波濾波器是最重要的高頻元件之一,主要用于實(shí)現(xiàn)從通信到雷達(dá)系統(tǒng)等眾多應(yīng)用中的信號隔離。高頻濾波器有許多形狀、尺寸和響應(yīng)類型,包括帶通、帶阻、低通和高通濾波器。這些濾波器從概念上說可能非常簡單,但一個濾波器設(shè)計的性能受許多參數(shù)的影響,這些參數(shù)包括從傳輸線的寬度到印刷電路板(PCB)壓層的介電常數(shù)和耗散因數(shù)的一致性等廣泛種類。

幸運(yùn)的是,在高頻元件領(lǐng)域,計算機(jī)輔助工程(CAE)軟件的支持就像射頻/微波濾波器一樣十分豐富,市場上有各種各樣的CAE工具,其中許多還是免費(fèi)的。

所有大型的CAE軟件設(shè)計工具“套件”,比如安捷倫科技公司(Agilent)的Advanced Design System(ADS)、AWR公司的Microwave Office和CST公司的CST Studio Suite 2011,都能提供線性電路仿真、電磁(EM)仿真和電路優(yōu)化工具等組合功能,從而滿足采用包括微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)和波導(dǎo)在內(nèi)的各種傳輸線技術(shù)設(shè)計微波濾波器的需要。

上述許多套件都包含專用于濾波器設(shè)計的工具。舉例來說,ifilter就是集成在AWR公司Microwave office套件中的一種濾波器綜合模塊。ifilter具有直觀的用戶界面,支持種類廣泛的濾波器設(shè)計,其中包括集總元件和分布式濾波器類型設(shè)計。

電磁仿真軟件也是用于設(shè)計微波濾波器的強(qiáng)大工具,這樣的軟件程序有來自Sonnet Software公司的Sonnet Suites、來自安捷倫科技的Momentum、來自AWR公司的AXIEM等,它們都支持具有各種響應(yīng)的高頻濾波器的設(shè)計。ANYS公司的有限元件電磁軟件一直被廣泛用于從仿真模擬、音頻、數(shù)字和微波濾波器到整個生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的各個方面。Cadence Design Systems公司提供的建模工具不僅能用于濾波器設(shè)計和PCB版圖設(shè)計,還能用于分析每個設(shè)計的制造良率。

明導(dǎo)資訊公司(Mentor Graphics)的IE3D電磁設(shè)計與驗(yàn)證程序可以用于濾波器設(shè)計以及包括單片微波集成電路(MMIC)在內(nèi)的更高層電路的設(shè)計。包括aXieM和Sonnet Software公司的Sonnet Lite在內(nèi)的許多電磁仿真工具都可免費(fèi)提供,也有的提供試用版,今后可以升級為全功能版。

除了軟件外,許多濾波器CAE供應(yīng)商還提供將他們的工具用于特定濾波器時的設(shè)計指南。例如,CST公司網(wǎng)站上發(fā)表有一篇免費(fèi)的應(yīng)用文章,詳細(xì)介紹了一款波導(dǎo)濾波器的設(shè)計方法。這種濾波器(見圖)的通帶從7.9GHz至8.4GHz,主要用于軍事X波段的衛(wèi)星通信(satcom)。

Filpro是一款模塊化濾波器設(shè)計軟件,可以處理事實(shí)上所有類型的集總元件和分布式濾波器、多種復(fù)用器和耦合結(jié)構(gòu)器件。Filpro整合了技術(shù)文獻(xiàn)中報告的幾乎所有的綜合和電路轉(zhuǎn)換技術(shù),并將它們作為可編程的模塊使用。一個設(shè)計所需的所有技術(shù)都可以從不同的工具盒中選取,并根據(jù)需要進(jìn)行鏈接。由于采用了這種新的技術(shù),Filpro軟件可以簡單地通過增加更多的模塊來解決新的問題。

Filpro軟件包含有一個綜合菜單用于啟動設(shè)計,也允許用戶通過修改內(nèi)置的基于各種低通、高通、帶通與帶阻切比雪夫和巴特沃斯響應(yīng)的LC原型進(jìn)行濾波器設(shè)計。通過用實(shí)際反相器替換理想反相器、用要求的集總-分布式實(shí)際等效電路代替諧振器就可以生成等效的濾波器。Filpro可以根據(jù)綜合工具盒(菜單)完成電路轉(zhuǎn)換。該軟件還包括大量經(jīng)過編程、存儲的轉(zhuǎn)換設(shè)計。

ALK Engineering公司的PCFILT和S/FILSYN是一對功能強(qiáng)大的濾波器設(shè)計程序。LCLAYOUT則是一款低成本的畫圖程序,用于由PCFILT或S/FILSYN設(shè)計程序設(shè)計的LC濾波器。LCLAYOUT可以為使用空芯線繞電感和在氧化鋁或PTFE上生成的單層電容搭建的電路提供原理圖。

除了先進(jìn)的軟件套件和功能強(qiáng)大的電磁仿真工具外,業(yè)界還推出了大量低成本和免費(fèi)的軟件工具用于設(shè)計濾波器,而且許多工具都提供設(shè)計案例。Circuit Sage公司不僅為模擬和數(shù)字濾波器提供廣泛的在線設(shè)計工具清單,而且提供了許多針對模擬和數(shù)字濾波器設(shè)計的在線應(yīng)用筆記和技術(shù)論文。

FilterCAD是凌力爾特公司(Linear)推出的一款免費(fèi)設(shè)計程序,有助于創(chuàng)建基于該公司集成電路(IC)的濾波器。FilterCAD可以用來設(shè)計具有各種響應(yīng)的低通、高通、帶通和陷波濾波器,包括巴特沃斯、貝塞爾、切比雪夫和定制響應(yīng)等。

Raltron公司在其網(wǎng)站上提供了一款簡單的在線帶通濾波器設(shè)計工具,該工具可以在給定對象阻抗水平、頻率和要求的加載品質(zhì)因子(Q)條件下計算出帶通濾波器的理想元件值(C1、C2、C3、L1、L2和L3)。

Tonne Software公司的學(xué)生版Elsie濾波器設(shè)計軟件是免費(fèi)的,包含在ARRL手冊中。通過購買195美元的密鑰可以升級為專業(yè)版。Elsie可以用于集總元件濾波器和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,并且支持從音頻直到微波的頻率范圍。

AppCAD是一款更為流行的免費(fèi)工具,最初是由惠普公司(Hewlett-Packard)即現(xiàn)在的安捷倫科技開發(fā)的。3.0.2版本的射頻與微波AppCAD可以從網(wǎng)站免費(fèi)下載。這款工具提供了有用的S參數(shù)分析例程,包括用于分析濾波器響應(yīng)的函數(shù)。

最后,Nuhertz Technologies公司也為濾波器提供了多款設(shè)計工具,包括QuickFilter和Filter Solutions。這家公司還提供免費(fèi)版的Filter Solutions,起名為Filter Free。這些工具可以用于設(shè)計有源和無源濾波器、集總元件射頻濾波器和數(shù)字濾波器。

本文來源:電子工程專輯網(wǎng)站

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