理想的滤波器调谐组合:CST Studio Suite® 和 R&S®ZNB

CST® Filter Designer 3D 是达索系统公司 CST Studio Suite® 仿真软件的一部分,是适用于滤波器和双工器的完整全面的综合工具。它可提供丰富的解决方案,涵盖耦合谐振滤波器的设计流程,并且具备基于矢量网络分析仪的调谐功能,可实现更高性能。CST Filter Designer 3D 可协助调谐滤波器硬件,并能显著缩短优化设备以符合预期规格所需的时间。罗德与施瓦茨的 R&S®ZNB 矢量网络分析仪非常适合快速获取数据读数,以便进行实时滤波器调谐。

使用 CST Filter Designer 3D 和 R&S®ZNB 的矢量网络分析仪调谐装置
图 1:使用 CST Filter Designer 3D 和 R&S®ZNB 的矢量网络分析仪调谐装置。

您的任务

4G/5G 基站滤波器/双工器等被测设备通常具有挑战性。它们需要较高的带外抑制。传输缺口(也称为传输零点)可达 80 dB 及以上。R&S®ZNB 矢量网络分析仪具备一流的动态范围和速度,与达索系统的 CST Studio Suite® 非常适用于此应用场景。

R&S®ZNB 动态范围(10 Hz 中频带宽条件下)。
图 2:R&S®ZNB 动态范围(10 Hz 中频带宽条件下)。

罗德与施瓦茨解决方案

在实际调谐应用中,CST Studio Suite® 支持通过 USB、插座和以太网连接多种罗德与施瓦茨矢量网络分析仪。R&S®ZNB 是面向生产环境的领先矢量网络分析仪,注重速度、动态范围和易操作性。它具有出色的测量准确度,且测量速度超过 5 μs/测量点。这可以确保扫描时间短暂,比如扫描 401 个点仅需 4 ms。此外,R&S®ZNB 矢量网络分析仪还兼具出色的功率容量、高灵敏度和低迹线噪声。在 10 Hz 中频带宽条件下,R&S®ZNB 基本单元的动态范围典型值为 140 dB,超越市场上的其他同类产品。通过可选的动态范围增强件,可实现高达 150 dB 的动态范围(此为接收机在低传输系数条件下未进入压缩状态时的实际动态范围)。

全面集成,易于使用
进行滤波器调谐需要四个步骤:

  • 校准 R&S®ZNB 矢量网络分析仪,并针对被测设备进行 S 参数测量
  • 在电脑上运行的 CST Filter Designer 3D 和 R&S®ZNB 矢量网络分析仪之间建立远程连接。软件将自动实时读取测量的数据
  • 软件将根据选定的滤波器拓扑从测量的 S 参数中提取耦合矩阵
  • 误差线表示耦合和自谐振的失谐程度。这提供了必要信息,以便通过螺钉、可变电容器和变容二极管等调谐机制优化滤波器硬件。

滤波器模型使用 CST Filter Designer 3D 进行设计,并使用 CST Studio Suite® 进行仿真。在准确的制造流程中,当硬件经过调谐以符合仿真的耦合矩阵时,使用 R&S®ZNB 进行实际测量时将获得相同的结果。

下方屏幕截图展示了 CST Filter Designer 3D 操作环境,并显示了 R&S®ZNB 测量的 S 参数读数。误差线表示每个矩阵元素与最优调谐的偏差程度。

带有编号谐振器的滤波器。
图 3:带有编号谐振器的滤波器。

应用

结合同轴谐振滤波器
滤波器具有六阶响应,且两个传输零点刚好在通带之上。滤波器拓扑由两个级联的三联体组成。图 3 展示了带有谐振器调谐螺钉的设备,其中螺钉标有红色编号。

CST Filter Designer 3D 用户界面展示耦合矩阵
图 4:CST Filter Designer 3D 用户界面展示耦合矩阵。
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