前语。

射频。滤波器。是一种用于挑选性地答应某些频率经过而阻挠其他频率的。电子。设备。它们在。通讯。体系、雷达、无线。网络。和其他高频运用中起着至关重要的效果。

在实践项目规划中，在确认射频滤波器几许结构规划。参数。前，都需求依据滤波器的规划参数确认滤波器的理论等效电路架构，工程师。可依据相关老练的理论公式进行开端的规划，但实践项目中，不同的运用场景对滤波器功用都有不同的要求，此刻用户需求运用原理图东西进行射频滤波器电路架构的灵敏建立，并进行参数化处理完结。耦合。系数的优化及提取，用于辅导3D模型的规划。

XDS渠道简介。

芯和。半导体。XDS是面向射频体系的规划及。仿真。的软件渠道，它集成了电路、电磁场（矩量法、有限元）的求解仿真功用，亦可进行场路协同仿真及高档优化剖析，为客户在电路、电磁、体系等供给更好的规划辅导及项目前期的可行性评价、危险的躲避。

XDS射频滤波器耦合系数优化提取。

本文事例以腔体滤波器为例，首要介绍怎么运用XDS渠道完结4/。5G。的Band3下行频段的腔体滤波器的原理图规划及其耦合系数优化提取的操作过程。

01。电路拓扑的建立。

翻开XDS后，挑选新建New Cell的新原理图创立，软件主动翻开新的原理图工程。

图 1 创立新的原理图工程。

在原理图右侧窗口的ComponentLib平别离将并联RLC模型及1/4波长传输线模型拖拽出来，如下两图所示。RLC并联谐振电路在Lumped Component里边，1/4波长传输线模型在TML库下的Ideal TML下。

图 2 调用1/4波长传输线及RLC并联谐振电路模型。

为需求对模型进行参数化及相关参数化的公式核算，需求导入变量，并对变量进行赋值或许公式化的核算，在Edit中点击VarEqn，点击原理图空白处即可完结变量模块的增加，然后双击模块在Name中填入变量，在Value中填入值或许公式，点击“>>”图标完结变量增加。最终在上述增加完的传输线或许RLC谐振电路中填入对应变量，即可完结对电路模型的变量化界说。

图 3 变量的增加并对电路模型参数化设置。

关于1/4波长传输线模型，一切参数化模型装备如下图4所示。GA/GB为。端口。特性阻抗50Ω的导纳，J和K别离为耦合系数，传输线特性阻抗取J和K的倒数，1/4波长对应频率取Freq（为XDS软件自带的全局变量），Qes及Qel别离为外部端口与相邻谐振腔组合后的外部Q值。

图 4 1/4波长传输线模型及其变量设置。

关于RLC并联谐振电路，如下图5所示，考虑变量Q或许为软件的默许其它模块全局变量的或许，因而将腔体本身的Q值变量界说为xQ，一般谐振腔Q值规模在2000~4000，因而在这里设置为3000。Fn、Ln、Cn别离为各自谐振腔对应的等效谐振频率及LC值。

图 5 RLC谐振电路模型及其变量设置。

最终将上述模块和变量调集后，如下图全链路的建立所示，各个变量的初始值为依据滤波器规划参数及理论核算出来的初始值。

图 6 全链路建立。

02。仿真优化装备。

全链路建立完后，即可检查电路S参数，因而如下图所示，增加S参数仿真项目，频率从1.6到3GHz。

图 7 增加S参数扫描仿真。

因为理论核算的成果一般都有必定的差错，未能到达实践项目的规划冗余，因而需求对相关变量进行优化。首要需求进行变量优化规模的设置，在。Sim。ula。ti。on中，挑选Optimization。标签。——即为主动优化设置，然后对需求主动优化的变量勾选Enable。

图8所示，别离对5个谐振腔的谐振。中心。频率Fn变量进行扫描规模装备，用户可依据自己经历设置扫描规模，一般情况下取中心频率的+/-10%左右。

图 8 RLC谐振电路谐振频率变量Fn扫描规模装备。

图9：1/4波长传输线中的K和Qe扫描规模，用户可依据相关项目经历进行装备，一般情况下主张最小值装备为初始值的一半，最大值为初始值的2倍左右。

图 9 1/4波长传输线的Qe及K系数变量扫描规模设置。

接下来是优化装备项及优化方针的增加，首要在左边项目办理窗口中挑选Optimetric中右键增加Optimization主动优化装备项，然后双击翻开装备项目，在弹出窗口的。ad。d中增加对应横竖方针的S参数，因为对滤波器的回损及插损的带外按捺都有约束。因而关于带内的S11/S22在1805-1880MHz约束为小于-22dB（比较-20dB的规划方针预留2dB余量），带外按捺S21在1600-1685MHz及2000-3000MHz频段需求57dB以上的衰减，因而方针设置为小于-57dB，下图中蓝色实线框为对应S参数下各频率规模设置。优化。算法。挑选Newton算法，可在Setup中挑选对应算法的迭代次数为100次，差错为0，对应不同的工程优化算法或许纷歧，用户需求依据实践情况，灵敏调用优化算法。

图 10 主动优化项目的装备。

优化项目装备结束后，即可如下图所示右键挑选仿真，并点击开端按钮，XDS会主动依据上述变量的规模进行主动的扫描核算，在弹出窗口中会别离显现对应不同方针当时优化值及约束门限值，软件依据Cost值去主动判别是否合格且中止优化。下图中，Cost值到达0后，主动优化主动中止，并点击Update Design后，软件会将主动优化结束的变量值写到原理图变量中。

图 11 主动优化仿真。

03。优化成果输出。

优化结束后，可在软件中检查相关的S参数成果，用户能够经过符号Mark值读取对应频点的值。可从下图看出，成果均在主动优化方针要求规模内。

图 12 主动优化仿真。

下图为软件依据优化成果，主动更新对应变量的值，然后完结了耦合系数的优化提取。用户可依据相关的耦合系数值、外部Q值去完结腔体滤波器3D模型的规划，或许依据变量值的趋势改变对3D模型进行调优规划。

图 13 主动优化后更新的变量值。

总结。

本文首要介绍了怎么运用XDS渠道完结射频滤波器的原理图参数化规划及其耦合系数优化提取流程：用户可依据理论对滤波器耦合系数进行开端的核算，运用XDS的原理图模块进行电路拓扑的建立，在原理图中可运用XDS供给的阻抗变换器、RLC并联。谐振器。进行参数化设置。最终经过XDS原理图的主动优化功用，针对S参数方针值进行了参数化模型的主动扫参优化。

XDS是面向射频体系规划及仿真的软件渠道，支撑射频体系原理图的链路建立及参数化建模，并可完结主动优化、Tune、参数化扫描、蒙特卡洛等高档剖析功用，能够帮规划工程师节省时间，缩短规划的周期，进步规划功率。

关于芯和半导体。EDA。

芯和半导体供给“半导体全产业链仿真EDA处理方案”，是新一代。智能。电子产品。中规划高频/高速电子组件的重要东西，具有抢先的2.5D/3D Chiplet先进封装规划剖析全流程的EDA渠道。产品。包括三大范畴：：

芯片。规划：匹配干流晶圆厂工艺节点，支撑定制化PDK构建需求，内嵌丰厚的片上器材模型，协助用户快速精准地完结建模与寄生参数提取。

封装规划：集成多类封装库，供给通孔、走线和叠层的全栈电磁场仿真东西，为2.5D/3DIC先进封装打造抢先的一致仿真渠道，进步产品开发和优化功率。

体系规划：根据彻底自主产权的EDA仿真渠道，打通整机体系建模-规划-仿真-验证-测验的全流程，助力用户一站式处理高速高频体系中的。信号。完整性、。电源。完整性、热和应力等规划问题。

关于芯和半导体。

芯和半导体是一家从事电子规划主动化（EDA）软件东西研制的高新技术企业，以仿真驱动规划，供给掩盖。IC。、封装到体系的具有彻底自主知识产权的全产业链 EDA 处理方案，支撑SoC先进工艺与Chiplet先进封装，致力于赋能和加快新一代高速高频智能电子产品的规划，已在5G、。智能手机。、。物联网。、。人工智能。和数据中心等范畴得到广泛运用。

芯和半导体创立于2010年，现已荣获国家级专精特新小伟人企业、国家科技进步奖一等奖，公司。运营及研制总部坐落上海张江，在姑苏、武汉、西安和深圳设有研制分中心，在北京、深圳、成都、西安、美国硅谷设有出售和技术支撑部分。

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