O par perfeito para ajuste de filtros: CST Studio Suite® e R&S®ZNB

O CST® Filter Designer 3D, parte do software de simulação CST Studio Suite® da Dassault Systèmes, é uma ferramenta completa de síntese para filtros e chaves diplexer. Ele fornece uma ampla gama de soluções em todo o processo de design de filtros de ressonador acoplados e, até mesmo, em outros processos com o recurso de ajuste baseado no analisador vetorial de redes. O CST Filter Designer 3D auxilia no ajuste do hardware de filtros, reduzindo substancialmente o tempo de otimização para um dispositivo atender às especificações esperadas. O analisador vetorial de redes R&S®ZNB da Rohde & Schwarz é um instrumento atraente para obter a rápida leitura de dados para ajuste de filtros em tempo real.

Configuração de ajuste do analisador vetorial de redes com o CST Filter Designer 3D e o R&S®ZNB
Fig. 1: configuração de ajuste do analisador vetorial de redes com o CST Filter Designer 3D e o R&S®ZNB.

Sua tarefa

Filtros e chaves diplexer de estação rádio-base 4G/5G normalmente são dispositivos em teste desafiadores. Eles exigem alta rejeição fora da banda. Os entalhes de transmissão, também conhecidos como nulos, podem ter uma profundidade de 80 dB ou mais. A faixa dinâmica e a velocidade do analisador vetorial de redes R&S®ZNB junto com o CST Studio Suite® da Dassault Systèmes formam a combinação perfeita para esse cenário.

Faixa dinâmica do R&S®ZNB (largura de banda de frequência intermediária de 10 Hz).
Fig. 2: faixa dinâmica do R&S®ZNB (largura de banda de frequência intermediária de 10 Hz).

A solução da Rohde & Schwarz

Para o ajuste real, o CST Studio Suite® é compatível com conexões USB, Ethernet e de soquete de uma ampla gama de analisadores vetoriais de redes da Rohde & Schwarz. O R&S®ZNB é o principal analisador vetorial de redes para ambientes de produção, com foco em velocidade, faixa dinâmica e facilidade de operação. Ele combina alta precisão de medição com velocidade excepcional (melhor do que 5 μs por ponto). Isso permite que o tempo de varredura seja curto, por exemplo, 4 ms para 401 pontos. Além disso, o analisador vetorial de redes R&S®ZNB combina capacidade de manuseio de alta potência com alta sensibilidade e baixo ruído de rastreio. A unidade de base do R&S®ZNB normalmente fornece uma faixa dinâmica de 140 dB (largura de banda de frequência intermediária de 10 Hz), que supera os outros equivalentes do mercado. Os aprimoramentos opcionais de faixa dinâmica entregam uma faixa dinâmica superior a 150 dB (faixa real, sem os receptores entrarem em compressão nos coeficientes de transmissão baixos).

Totalmente integrado e fácil de usar
Há quatro etapas para ajustar um filtro:

  • Calibrar o analisador vetorial de redes R&S®ZNB e realizar as medições de parâmetros de dispersão no dispositivo em teste
  • Estabelecer uma conexão remota entre o CST Filter Designer 3D que está em execução em um PC e o analisador vetorial de redes R&S®ZNB. O software lê automaticamente os dados medidos em tempo real
  • Com base na topologia de filtro selecionada, o software extrai um matriz de acoplamento dos parâmetros de dispersão mensurados
  • As barras de erro indicam até que ponto os acoplamentos e autoressonâncias foram desajustados. Isso fornece as informações necessárias para otimizar o hardware de filtro por meio dos seus mecanismos de ajuste, tais como parafusos, capacitores variáveis e diodos varactores.

O modelo de filtro foi desenvolvido com o CST Filter Designer 3D e simulado com o CST Studio Suite®. Tendo em conta um processo de fabricação preciso, o mesmo resultado será obtido nas medições reais com o R&S®ZNB, quando o hardware for ajustado para corresponder à matriz de acoplamento simulada.

O ambiente do CST Filter Designer 3D é mostrado na captura de tela abaixo, com a leitura dos parâmetros de dispersão mensurados a partir do R&S®ZNB. As barras de erro indicam até que ponto o elemento da matriz diverge do ajuste ideal.

Filtro com ressonadores numerados.
Fig. 3: filtro com ressonadores numerados.

Aplicação

Filtro ressonador coaxial Combline
O filtro tem uma resposta de 6ª ordem com dois zeros de transmissão logo acima da banda passante. A topologia do filtro é composta de duas seções triplas encadeadas. A Figura 3 mostra o dispositivo com os parafusos de ajuste do ressonador marcados com números vermelhos.

Interface do usuário do CST Filter Designer 3D mostrando a matriz acoplada
Fig. 4: interface do usuário do CST Filter Designer 3D mostrando a matriz acoplada.
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