Ansys2025全球仿真大会：基于Synmatrix与HFSS的多场景滤波器快速设计与仿真

基于Synmatrix与HFSS的多场景滤波器快速设计与仿真吴迪斯

|中兴通讯股份有限分司©yyyyANSYS,

Inc.

多场景滤波器设计概览

滤波器综合

低通滤波器设计

金属滤波器设计

平面滤波器设计

滤波器AI优化

多场景滤波器设计概览u

Synmatrix涵盖项目经理定义指标--工程师设计工程--调试员实测调试的完整工作流；u

Synmatrix+HFSS打通滤波器综合--提取--建模--优化--调试等滤波器/双工器设计全链条；u带通、

带阻、

低通、

多频、

多工等多类型滤波器设计；u同轴、

波导、

平面带线、

高低阻抗线等多形式滤波器设计；辅助调试Tuning参数提取

Extraction自动建模ModelingAI优化Optimization智能综合Synthesisu

Synmatrix提供完备的滤波器综合类型

，

覆盖多种基站滤波器场景

带通滤波器综合耦合矩阵/色散模拟/功率计算

带阻滤波器综合抗干扰滤波器快速评估

低通滤波器综合圆低通、

方低通等高低阻抗低通类型

双工器/多工器综合T型结直接合路与公共腔合路类型

多频滤波器器综合裁剪多频合路电路建模仿真环节

高通滤波器器综合（拓展中）FilterSynthesisLowpass

FilterMutiband

FilterBand

passBand

stop

FilterDuplexer&

Multiplexer

滤波器综合

滤波器综合色散效应：增加色散因子模拟波导类色散效应（低端/高端/双端内缩或外扩）自定义拓扑：点选模式

，

自定义点选耦合矩阵非零项

，高效确定拓扑结构Coupling

Matrix

OutputSuppression

definitionPowerCalculationPassband

definitionStopband

definitionTopology

SelectionSpecification回波损耗25dB@1.8-2.7GHz抑制要求58dB@6.4-10GHz外导体直径7mm低阻段直径6.5mm高阻段直径1mm①

低通规格要求输入②

阶数/回波/截止频率定义③

LC理想电路综合④

高低阻抗范围限制⑤

结构参数计算⑥

根据规格优化结构参数⑦刷新结构参数后自动建模⑧

电磁仿真结果输出

低通滤波器设计（高低阻抗）结构参数优化结果（佐洛列夫类型）高低阻抗结构参数计算LC理想电路综合结果Specification回波损耗23dB@1800-1875MHz抑制要求103dB@1705-1780MHz103dB@1910-1970MHz金属滤波器设计--同轴滤波器11阶3零点设计

，零点类型1L+2C谐振频率1837.5MHz

，Q值3200功率>120W

，温漂<0.5MHz2单腔设计-频率与Q值1滤波器耦合矩阵综合3

功率计算与温漂设计Specification回波损耗23dB@1800-1875MHz抑制要求103dB@1705-1780MHz103dB@1910-1970MHz多耦合结构可选

，最大耦合系数0.43多耦合结构可选，

目标时延7.3ns排腔布局+交叉耦合结构设计金属滤波器设计--同轴滤波器4

耦合结构设计与仿真5

馈电结构设计与仿真6

排腔设计与全腔建模矩形波导介质集成波导圆波导金属滤波器设计--波导滤波器馈电设计模块：单腔设计模块：耦合设计模块：》》》全腔模型：高低阻抗开路枝节椭圆类型经典类型Specification通带要求25dBRL@1.7-2.9GHz抑制要求51dB@4.2-10GHz板材参数RO3003/T=0.787mm平面滤波器设计--低通滤波器①类型选择：

四种类型选择②

规格与板材定义：

规格输入后可自动推荐阶数/零点

，板材支持库选/自定义③

尺寸计算：

阻抗范围可限定④LC段调整与自动建模：

各LC段可拆分调整为直线/蜿蜒线/矩形/扇形/圆形平面低通滤波器类型开路枝节经典类型Specification通带要求22dBRL@5.8-6.5GHz抑制要求43dB@7.36-7.89GHz板材参数RO4350/T=0.787mm平面滤波器设计--带通滤波器③

尺寸计算：

板材定义后给出谐振器/耦合间距/馈电位置等初始尺寸④自动建模：

通过仿真提取调整尺寸后建模①类型选择：

四种类型选择②

规格定义与电路综合：

通带与阻带规格输入与LC电路参数/矩阵参数综合梳妆线边耦合端耦合交指型平面带通滤波器类型功能介绍：

提供滤波器AI自动仿真优化功能

，指定矩阵与物理参量关系后即可启动自动迭代优化仿真

，

经历指标与模型导入--矩阵与参数映射--首轮步进获取--色散修正--自动优化迭代--优化结果输出

，过程数据可回溯无需人工干预

，

节省仿真人力；

滤波器AI自动优化指标与模型导入矩阵与参数映射首轮步进获取色散修正自动优化迭代优化结果输出

创建映射文件建立耦合矩阵元素（耦合与频率）

与实际模型物理参数映射关系

，

并定义各物理参数上下限；

当前支持一对一映射关系

，后续扩充至一对多

设置仿真参数频率/收敛步数/△S等仿真参数与散射参数/相位/时延等解算目标参数设置

启动仿真联合HFSS进行仿真

滤波器AI自动优化

导入模型导入自定义模型与并支持多Design选择SetHFSSsimulationparametersCreatethe

mapping

fileLoadtheAEDTfileRunthesimulation

耦合矩阵提取初次仿真结束后S参数曲线即自动导入Synmatrix

，点击Extract

Matrix进行耦合矩阵提取与拟合曲线生成

色散因子修正通带内回波损耗与高抑制处由于色散效应存在曲线拟合误差

，修正色散因子后

调谐步进获取二次仿真后根据耦合/频率/馈电在Error

Bar中变化量确认各物料参数调谐步进

，案例调谐步进为主耦合--0.025mm

，

馈电耦合--0.08mm

，交叉耦合--

0.025mm

，

频率--0.008mm

，

各参量最大调谐量为步进的两倍；

滤波器AI自动优化可提高矩阵提取精度（影响

~2%-3%）

，案例色散因子选取值为2后拟合良好DispersivecontrolTrial

modificationMatrixextraction

滤波器AI自动优化

启动AI优化将模式由Custom

optimization切换至AI

optimization后即可启动AI优化

，复用前期映射文件

，优化迭代过程无需人工干预M24仿真结果

，

并提供各轮迭代历史数据供回溯选取（

Error最低不一定最优）案例经历4.5小时/45次迭代获得最低E

rror45times

simulation/4.5hoursl

i29th

simulation—RFResponsewith

the

lowest

error44th

simulationERROR—0.048342nd

simulation

ERROR—0.05932nd

simulation

ERROR—0.054LauchAIoptimization

仿真结果筛选LowestError

重整黄金矩阵案例多次迭代中M24因物理结构受限而收敛缓慢

，编辑矩阵将M24修改为0.027（最后一次迭代数值）

并锁定交叉耦合分量后优化矩阵以满足规格

，

并保存为新的黄金矩阵；

二轮AI优化以新的黄金矩阵作为优化目标进行二轮AI优化后

得到满足规格要求的HFSS仿真模型

滤波器AI自动优化CheckoffM24&M25and

optimize

otherelementstomeetthespecificationNoroomto

lower

M24

due

tothephysicallimitation.Editmatrixto

change

M24to0.027.Optimizedcoupling

matrixFinalHFSSsimulation

result

总结

综合：

覆盖多频、

多工等场景

，增加色散因子提高综合精度

提取/调试：

指导仿真与调试方向

，

节约仿真/调试时长35%

建模：

支持同轴、

低通、

波导、

微带等形式的参数化一键建模

，减少80%建模时长

优化：

AI智能优化

，过程无需人工干预

，

每款滤波器节省25%优化时间

，释放仿真人力低通滤波器LowpassfilterFor

RRU/

UBRapplication波导滤波器Waveguidef