Nuhertz FilterSolutions

Инструмент для автоматизированного проектирования высокочастотных фильтров

моделирование в Nuhertz FilterSolutions

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:

  1. Создание высокопроизводительных микроволновых фильтров миллиметрового диапазона крайне сложно и требует глубоких знаний для синтеза схем фильтров.
  2. ВЧ- и СВЧ-фильтры подвержены воздействию электромагнитных помех и перекрестных связей, что приводит к неточностям в традиционных подходах к моделированию цепей.
  3. 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.
  4. 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:

 

Ansys Cloud

Инструмент позволяет автоматически, быстро и легко синтезировать фильтр, соответствующий вашим требованиям

Ansys Cloud

Реализуйте дизайн фильтра в схематическом и физическом макете для выбранных вами подложек, используя элементную базу выбранного поставщика и стандартные компоненты

Ansys Cloud

Возможно работать с проектом фильтра в ANSYS HFSS. Макет будет полностью готов к электродинамическому анализу и оптимизации.

Ansys Cloud

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:

дополнительные возможности ANSYS filter solutions
  • 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 Nuhertz FilterSolutions

 

Ansys Cloud

Графический интерфейс

Ansys Cloud

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

построение конструкции БИХ-цифрового фильтра БИХ
  • 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) 

Волновая диаграмма Nuhertz FilterSolutions

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)

распределенный фильтр

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)

Активный фильтр в Nuhertz FiltrSolutions

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)

демонстрация фильтра с переключаемым конденсатором в ANSYS Nuhertz

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)

демонстрация цифрового фильтра в ANSYS Nuhertz

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

Модуль Zmatch ANSYS Nuhertz

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.