Инструмент для автоматизированного проектирования высокочастотных фильтров
Ansys Nuhertz FilterSolutions это простой и быстрый инструмент автоматизированного проектирования, синтеза и оптимизации радиочастотных, микроволновых, цифровых фильтров. Работа в FilterSolutions начинается с задания инженером технических характеристик фильтра, после этого инструмент синтезирует сосредоточенные компоненты фильтра, создает схему физического фильтра, а также автоматически готовит проекта для анализа и оптимизации в электромагнитном симуляторе ANSYS HFSS.
Создание высокопроизводительных микроволновых и фильтров миллиметрового диапазона обычно требует экспертных знаний для синтеза схемы. Однако CAE-подход, реализованный Nuhertz FilterSolutions, позволяет создавать проекты без глубоких знаний. При этом созданные в проекте схемы работают в пределах производственных допусков.
Возможности Nuhertz FilterSolutions
Необходимость в программном продукте Nuhertz FilterSolutions возникает по следующим причинам:
- Создание высокопроизводительных микроволновых фильтров миллиметрового диапазона крайне сложно и требует глубоких знаний для синтеза схем фильтров.
- ВЧ- и СВЧ-фильтры подвержены воздействию электромагнитных помех и перекрестных связей, что приводит к неточностям в традиционных подходах к моделированию цепей.
- Плохая конструкция фильтров и производственные допуски приводят к необходимости ручной «настройки» фильтра на стенде. Хороший CAE-подход позволяет создавать конструкции, не требующие настройки, которые работают в пределах производственных допусков или допусков на материалы.
- Фильтры высокого порядка сложно оптимизировать даже с помощью специализированного программного обеспечения для электродинамического анализа. Создание точного первого прототипа дизайна необходимо для быстрой оптимизации устройства.
Nuhertz FilterSolutions предлагает следующие средства для решения поставленных задач:
Инструмент позволяет автоматически, быстро и легко синтезировать фильтр, соответствующий вашим требованиям |
Реализуйте дизайн фильтра в схематическом и физическом макете для выбранных вами подложек, используя элементную базу выбранного поставщика и стандартные компоненты |
Возможно работать с проектом фильтра в ANSYS HFSS. Макет будет полностью готов к электродинамическому анализу и оптимизации. |
Возможно создать цифровые фильтры в виде коэффициентов отвода фильтров и с применением языка программирования C. |
- Основные возможности:
-
Nuhertz FilterSolutions - это единственное в своем роде решение, которое предлагает быстрый, простой и автоматический синтез фильтра, отвечающего вашим требованиям к производительности. Инструмент будет полезен как для новичков, так и для экспертов в области разработки фильтров. FilterSolutions содержит:
- Модуль синтеза сосредоточенного (пассивного) фильтра;
- Модуль синтеза распределенного фильтра;
- Модуль синтеза активного фильтра;
- Модуль синтеза фильтра с переключаемым конденсатором;
- Модуль синтеза цифрового фильтра;
- Модуль Zmatch;
В программном пакете доступны различные типы фильтров (сосредоточенные и распределенные фильтры), топологии распределенных фильтров. Возможна реализация активных фильтров, конструкции БИХ-цифровых фильтров на основе цифровых преобразований.
- Дополнительные возможности FilterSolutions:
- Предоставляет технические возможности для каждого шага от макета до этапа оптимизации устройства;
- Встроенные базы данных компонентов;
- Возможность реализации планарных фильтров;
- Автоматический синтез фильтров;
- Широчайший выбор топологий фильтров;
- Интеграция с ANSYS HFSS;
- Распределенный синтез компоновки фильтров.
Графический интерфейс
Графический интерфейс |
Экран быстрого синтеза фильтров Ansys Nuhertz FilterSolutions |
Инструмент Nuhertz FilterSolutions имеет двойной пользовательский интерфейс для простого или подробного проектирования фильтров. Если у вас нет опыта работы или глубоких знания в области фильтров, интерфейс FilterQuick поможет вам быстро спроектировать и синтезировать общие топологии фильтров. Для экспертов интерфейс Filter Advanced предоставляет более широкие возможности, такие возможности, как:
- расширенное формирование фильтра (Filter Shaping);
- управление положением полюса-ноль (Pole-Zero Location Control);
- реализация настраиваемой передаточной функции;
- конструкция дуплексора / мультиплексора и многое другое.
- Типы фильтров в Nuhertz FilterSolutions
-
В Nuhertz FilterSolutions доступно большое количество различных типов фильтров (сосредоточенных и распределенных), включая фильтры:
- Бесселя,
- Баттерворта,
- Чебышева I и II,
- эллиптического,
- гауссовского,
- фильтры задержки,
- фильтры песочных часов,
- Лежандра,
- согласованного,
- приподнятого косинуса,
- трубчатого,
- зигзагообразного,
- парного резонатора,
- нижних частот,
- верхних частот,
- полосового пропускания,
- полосовой остановки,
- диплексера,
- многодиапазонного,
- типа кросс-связанный сложенный резонатор и линейная фаза.
FilterSolutions предоставляет чрезвычайно широкий спектр полезных и уникальных форм фильтров с использованием методов точного синтеза.
- Топологии распределенных фильтров в Nuhertz FilterSolutions
-
Топологии распределенных фильтров включают:
- сосредоточенное преобразование,
- преобразование индуктора,
- ступенчатый импеданс,
- шунтирующие резонаторы-заглушки,
- открытые шлейфовые резонаторы,
- разнесенные шлейфы,
- двойные резонаторы,
- разнесенные двойные резонаторы,
- параллельные ребра,
- соединенные,
- шпильку,
- миниатюрную шпильку,
- кольцевой резонатор,
- встречно-штыревой и гребенчатый.
Возможен синтез планарных компонентов, включающих микрополосковые и перевернутые микрополоски, полосковые линии, симметричные и асимметричные полосковые линии.
- Реализации активных фильтров
-
- Thomas 1 и 2,
- Sallen & Key,
- Parallel,
- Akerberg,
- Multiple Feedback (MFB),
- GIC Biquad,
- GIC Ladder,
- Leap Frog.
- Доступные конструкции БИХ-цифровых фильтров на основе следующих цифровых преобразований
- Билинейный,
- импульсный инвариант (IIR),
- согласованный Z,
- ступенчатый инвариант,
- приближение FIR.
- Типы FIR-фильтров:
- прямоугольный,
- фильтр Бартлетта,
- Ханнинга,
- Хэмминга,
- Блэкмана,
- Блэкмана-Харриса,
- Кайзера,
- Дольф-Чеби,
- Ремез,
- приподнятый косинус,
- приподнятый косинус корня,
- косинусный фильтр,
- синусоидальный фильтр,
- согласованный фильтр,
- фильтр задержки.
Модули Nuhertz FilterSolutions
- Модуль сосредоточенного (пассивного) фильтра (Lumped Filter Module)
Модель позволяет синтезировать фильтр с сосредоточенными параметрами выбранной топологии для реализации заданных вами характеристик (полосы пропускания, уровней и пр.). Могут применяться стандартные компоненты со стандартными значениями допуска для анализа Монте-Карло. Компоненты имеют идеальный или конечный Q-фактор или могут быть основаны на моделях библиотеки компонентов поставщика.
- Модуль распределенного фильтра (Distrtibuted Filter module)
Модуль синтеза распределенного фильтра позволяет создавать схемы плоских фильтров на материалах с точной физикой, включая линии передачи, переходные отверстия и гибридные элементы с сосредоточенными параметрами. Компоновки фильтров могут выполняться для различных форматов подложек, включая микрополосковые, подвешенные и полосковые. Физические макеты (включая металлизацию и свойства материала подложки) создаются быстро и точно. Компоновки фильтров полностью параметризованы и могут быть легко перенесены в ANSYS HFSS для электромагнитного анализа. При этом все геометрические формы, материалы, порты и настройки анализа создаются автоматически. Конструкции HFSS полностью параметризованы, и предоставляют настройки оптимизации, так что вы можете перейти непосредственно к оптимизации конструкции для достижения необходимых характеристик отклика фильтра.
- Модуль активного фильтра (Active Filter module)
Некоторые конструкции фильтров требуют исключения катушек индуктивности, и в этом случае конструкции активных фильтров на основе операционных усилителей могут быть привлекательной альтернативой. Модуль FilterSolutions Active Filter синтезирует фильтры для удовлетворения заданных пользователем требований к производительности в широком диапазоне топологий активных фильтров, таких как:
- Thomas,
- Akerberg-Mossberg,
- Sallen-Key,
- Multiple Feedback,
- Leapfrog,
- GICs и других.
Модуль позволяет включать модели операционных усилителей от нужного поставщика и учитывать эффекты конечной добротности в активных конструкциях фильтров.
- Модуль фильтра с переключаемым конденсатором (Switched-Capacitor Filter module)
Фильтры с переключаемыми конденсаторами - это компоненты с нулевой индуктивностью, используемые в полупроводниковых процессах, где конденсаторы и переключающие транзисторы занимают очень мало места по сравнению с индукторами и резисторами. Фильтры с переключаемыми конденсаторами могут использоваться в качестве цифровых фильтров и включать топологию схемы дискретизации. Модуль фильтра с переключаемым конденсатором может синтезировать схемы в реализациях IIR и FIR, а также схемы с билинейным, согласованным Z, ступенчатым инвариантом, модифицированным импульсным инвариантом или заказными схемами Z-преобразования.
- Модуль цифрового фильтра (Digital Filter module)
Для систем цифровой обработки сигналов (DSP) и дискретизации FilterSolutions берет заданные пользователем характеристики производительности и желаемую топологию цифрового фильтра и синтезирует коэффициенты для создания фильтра. Цифровые преобразования предоставляются в приближениях билинейных, импульсных инвариантов (БИХ), ступенчатых инвариантов, согласованных Z и конечных импульсных характеристик (КИХ). Реализации фильтров представлены в форме дискретной передаточной функции, коэффициентов отвода / блока фильтра или в виде исходного кода на языке C, готового для включения в блок кода DSP.
- Модуль Zmatch
Zmatch начинает работу со сложных определений параметров нагрузки и синтезирует соответствующую сеть для передачи максимальной мощности. Он включает в себя режимы дискретного частотного и широкополосного согласования. Оптимальные согласующие сети предоставляются в сосредоточенной, распределенной и гибридной реализациях.