Astrium（EADS欧洲宇航防务集团）使用MicroStripes优化设计地球成像和大气探测中使用的高频窄带滤波器_天线与微波器件电磁场分析

Astrium（EADS欧洲宇航防务集团）使用MicroStripes优化设计地球成像和大气探测中使用的高频窄带滤波器

日期：2012-06-20

设计挑战

为了在毫米波的频段中设计直接检波式辐射计接收机，需要在工作频点上设计非常窄带宽的带通滤波器。这些带通滤波器的相对带宽通常在1%左右，而其工作频段是在18-157GHz范围内，应用在地球成像和大气探测领域（由法国国家空间研究中心CNES和欧洲航天局ESA资助）。由于MMIC技术仍然比较昂贵，接收机的设计使用平面技术，因此为了系统的有效集成，其中的滤波器设计也使用了平面形式。

设计方案及优点

对于这种窄带的应用，带通滤波器的谐振单元必须具有低损耗和高Q值的特点。另外为了保证不降低谐振器的Q值还不能使用具有机械调谐功能的谐振器设计。因此，为了降低多次设计循环带来的高成本和长设计周期，必须使滤波器谐振单元的设计具有非常高的频率精度（谐振频点变化精度在0.1%以内）。同时同样重要的是在设计过程中也必须能够准确的预测出滤波器的欧姆损耗。

为了设计具有高Q值的平面谐振器，滤波器的设计中采用以石英为基材的悬置微带基板，滤波器谐振单元为终端耦合的的传输线谐振单元。这种滤波器结构使得介质损耗和金属损耗（采用宽的走线）都很低。滤波器的原型拓扑设计采用切比雪夫函数响应。

仿真中高的频率精度需要正确地仔细地划分网格，特别是在那些谐振器间发生耦合的区域。仿真计算中为了节约计算时间使用了MicroStripes自动划分网格和自动合并网格的技术；当需要在模型的零点零几个波长范围内划分网格时这一点会显得非常重要。

从经济的观点来看，精确的仿真避免了在技术加工稳定之前的多次加工试验。象这种滤波器从最初设计到最后加工出成品典型的周期约为4个月。

客户评价

我们已经使用Micro-Stripes在电路及喇叭天线设计方面超过十年时间，这主要是由于Micro-Stripes软件本身在仿真精度及用户界面上的持续改进。时域方法的优点在于在一次仿真中就能得到整个频段上的响应。

我们同样非常欣赏Micro-Stripes技术支持工程师的配合以及他们对于仿真中出现的新问题的显著兴趣。

EADS介绍：EADS（欧洲宇航防务集团）在全世界航空、航天、防务及相关服务领域中占有领先地位。2004年，EADS 的总营业额为318亿欧元，员工总数约为11万。EADS 集团包括飞机制造商空中客车公司以及全球规模最大的直升机供应商欧洲直升机公司。EADS 是欧洲阿丽亚娜(Ariane)运载火箭的主承包商，并且是欧洲伽利略(Galileo)卫星导航系统的最大工业合作伙伴。

EADS ASTRIUM是EADS在空间技术业务方面的子公司，是欧洲最主要的卫星设计公司，是欧洲伽利略卫星导航系统公司最大的股东。