L'association parfaite pour le réglage des filtres : CST Studio Suite® et R&S®ZNB

Le CST® Filter Designer 3D, qui est l'un des éléments du logiciel de simulation CST Studio Suite® de Dassault Systèmes, est un outil de synthèse complet dédié aux filtres et aux diplexeurs. Il propose une gamme de solutions tout au long du processus de conception des filtres à résonateur couplé et encore plus avec sa capacité de réglage reposant sur analyseur de réseaux vectoriels. Le CST Filter Designer 3D aide à régler le filtre, en réduisant de manière significative la durée d'optimisation d'un dispositif afin de répondre aux spécifications exigées. L'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNB de Rohde & Schwarz est un instrument très intéressant, permettant d'obtenir une lecture rapide des données pour un réglage de filtre en temps réel.

Configuration de réglage d'un analyseur de réseaux vectoriels avec le CST Filter Designer 3D et le R&S®ZNB
Fig. 1 : Configuration de réglage d'un analyseur de réseaux vectoriels avec le CST Filter Designer 3D et le R&S®ZNB.

Votre tâche

Les filtres / diplexeurs des stations de base 4G / 5G sont généralement des dispositifs sous test complexes. Ils nécessitent une réjection hors de la bande élevée. Les encoches de transmission (notches), également appelées "nulls", peuvent atteindre une profondeur de 80 dB et bien plus. L'association de la gamme dynamique et de la vitesse de l'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNB avec le CST Studio Suite® de Dassault Systèmes constitue la paire parfaite pour ce scénario.

Gamme dynamique du R&S®ZNB (à une bande passante IF de 10 Hz).
Fig. 2 : Gamme dynamique du R&S®ZNB (à une bande passante IF de 10 Hz).

Solution Rohde & Schwarz

Pour un réglage comme dans le monde réel, le CST Studio Suite® prend en charge les connexions USB, prise et Ethernet pour une large gamme d'analyseurs de réseaux vectoriels Rohde & Schwarz. Le R&S®ZNB est le meilleur analyseur de réseaux vectoriels pour les environnements de production, en particulier du fait de sa vitesse, de sa gamme dynamique et de sa simplicité d'utilisation. Il combine une précision de mesure élevée avec une vitesse exceptionnelle, inférieure à 5 μs par point. Cela permet des temps de balayage courts, par exemple 4 ms pour 401 points. D'autre part, l'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNB combine une capacité élevée de maintien de la puissance avec une sensibilité élevée et un faible bruit de trace. L'unité de base du R&S®ZNB propose une gamme dynamique de 140 dB typiquement (à une bande passante IF de 10 Hz), qui surclasse les autres produits équivalents du marché. Les améliorations optionnelles de la gamme dynamique permettent d'atteindre une gamme dynamique de 150 dB (gamme dynamique en temps réel sans que les récepteurs entrent en compression aux faibles coefficients de transmission).

Entièrement intégré et simple à utiliser
Il existe quatre étapes pour régler un filtre :

  • Calibrer l'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNB et réaliser les mesures des paramètres S sur le dispositif sous test
  • Établir une connexion à distance entre le CST Filter Designer 3D lancé sur un PC et l'analyseur de réseaux vectoriels R&S®ZNB. Le logiciel lit automatiquement les données mesurées en temps réel
  • En se basant sur la topologie du filtre sélectionné, le logiciel extrait une matrice de couplage issue des paramètres S mesurés
  • Des barres d'erreurs indiquent dans quelle mesure les couplages et les auto-résonances sont déréglées. Cela fournit les informations nécessaires pour optimiser le filtre au sein de ses mécanismes de réglage tels que les vis, les capacités variables et les diodes varicap (à capacité variable).

Le modèle du filtre a été conçu avec le CST Filter Designer 3D et simulé avec le CST Studio Suite®. Avec un processus de fabrication précis, le même résultat sera obtenu à partir de mesures réelles avec le R&S®ZNB lorsque le matériel est réglé pour correspondre à la matrice de couplage simulée.

L'environnement du CST Filter Designer 3D est illustré sur la capture d'écran ci-dessous, avec les paramètres S mesurés lus à partir du R&S®ZNB. Les barres d'erreur indiquent dans quelle mesure chaque élément de la matrice dévie par rapport au réglage optimal.

Filtre avec résonateurs numérotés.
Fig. 3 : Filtre avec résonateurs numérotés.

Application

Filtre à résonateur coaxial Combline
Le filtre possède une réponse de 6ème ordre avec deux zéros de transmission juste au-dessus du passe-bande. La topologie du filtre se compose de deux sections triples en cascade. La Figure 3 illustre le dispositif avec la vis de réglage du résonateur indiqué avec des chiffres rouges.

L'interface utilisateur du CST Filter Designer 3D affiche la matrice de couplage
Fig. 4 : L'interface utilisateur du CST Filter Designer 3D affiche la matrice de couplage.
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