微帶低通濾波器CST仿真設計實例
設計要求:
切比雪夫衰減特性低通濾波器。截止頻率2.5GHz，帶內紋波等于或小于0.5dB，在二倍頻處衰減大于30dB。輸入輸出阻抗50Ω。
微帶線走線厚度1oz銅厚(即35um)，介質基片厚度1.27mm，介電常數4.2，介質損耗正切為0.02。
1. 計算參數指標
計算低通原型濾波器的特征參數對應的微帶線尺寸（CST計算小工具）：
Home->Macros->Run Macro->calculate->calculate analytical line impedance -> thick microstrip
查找低通濾波器的表格，我們可以得到濾波器各部分的電阻，我們采用四分之波長的傳輸線，通過計算，得到如下走線參數指標：
厚度：35um。
寬度：50Ω-2.46mm；
15Ω-12.73mm；
130Ω-0.19mm。
長度：L1=L5=5.09mm；
L2=L4=5.37mm；
L3=7.58mm。
結構圖如下所示：
2. 仿真分析相關設置
求解器：時域求解器
設計建模：定義變量，創建參數化設計模型
端口設置：設計使用波導端口（輸入輸出端口），微帶線結構波導端口尺寸選取原則（太大激發高次模使仿真結果不準確、太小使波導端口不能完全包含微帶線向四周散發足夠能量，也使結果不準確）——如圖下圖所示，k一般取5-10
求解頻率：0-6GHz
背景材料：Normal
邊界條件：電邊界(electric)
3. 設計前的準備
（1）設置常用單位：Home->Settings->Units
（2）定義變量設計參數化結構模型：
在界面左下方parameter list中鍵入變量及其初始數值：厚度h=1.27；走線厚度t=0.035；50Ω微帶線寬度w50=2.46mm；低阻抗微帶線寬度wol=12.73；高阻抗微帶線寬度woh=0.19；L微帶線長度；輸入輸出端微帶線的長度：l50=5mm。設置參數化結構模型的優勢是便于我們接下來進行掃參、優化等調試。變量設置如下圖所示：
4. 創建濾波器微帶走線模型
（1）創建50Ω微帶線模型：
MS50長方體：Modeling->Shapes->Brick
材料material選擇：理想導體PEC
（2）創建高低阻抗濾波器MSL1、MSL2、MSL3的一半長方體： Modeling->Shapes->Brick
（3）利用鏡像復制操作復制剩下的部分(濾波器對稱) ：
將上述模塊合并成一個整體選中四個模型：Modeling->Tools->Boolean->Add
重新選定原點坐標：Modeling->WCS->Transform WCS
選中模型：Modeling->Transform->Mirror
合并兩個模型：Modeling->Tools->Boolean->Add
5. 創建濾波器微帶介質層模型
（1）使用全局坐標系：Modeling->WCS->Local WCS
（2）新建介質模型：Modeling->Materials->New/Edit->New Materials
（3）創建介質板長方體：Modeling->Shapes->Brick
注：此時模型已經設計好，一般背面的完整地可以再新建一個模型，或者使用邊界條件模擬完整地。此次實驗使用邊界條件。
6. 輸入輸出端設置波導端口激勵
（1）選中波導端口的上邊線：Simulation->Picks->pick edge
（2）設置波導端口2/輸入（波導端口大小上面已推薦k）：Simulation->Waveguide Port
（3）同樣方法設置波導端口2/輸出
（注：發送波方向3D圖上會有紫色的箭頭，箭頭方向應與發送波方向相同）
7. 設置仿真條件
（1）求解頻率：Simulation->Frequency：0-6GHz
（2）背景材料：Simulation->Background：Normal
（3）邊界條件：Simulation->Boundaries：
Electric（六個方向），代表被一個金屬盒屏蔽起來（腔體結構）
（4）求解器：Home->Setup Solver->Time Domain Solver
（5）開始仿真：Simulation->->Setup Solver
注意上圖中的自適應網格剖分，選中可以提高仿真精度，但是仿真時間大大加長，酌情勾選。或者可以選擇右邊adaptive properties，適當修改最大最小自適應次數。
8. 仿真結果
激情澎湃的等待電腦仿真出結果，我們第一次的CST之旅就要結束了，下面是我的優化結果，僅供參考。（注：筆者自己經驗，不同版本的CST 的結果可能結果都會略有差異，本次實驗結果在CST2018下仿真）
由于濾波器為二端口互易網絡，S11與S22相同，S12與S21相同。
