Pareja ideal para la sintonización de filtros: CST Studio Suite® y R&S®ZNB

CST® Filter Designer 3D, que forma parte del software de simulación CST Studio Suite® de Dassault Systèmes, es una herramienta completa de síntesis para filtros y diplexadores. Proporciona una gran variedad de soluciones para todo el proceso de diseño de filtros resonantes acoplados y otras muchas cosas, gracias a la sintonización basada en VNA. CST Filter Designer 3D ayuda a sintonizar el hardware de filtro y reduce notablemente el tiempo necesario para optimizar un dispositivo de modo que cumpla las especificaciones esperadas. Un instrumento excelente para la lectura rápida de datos para la sintonización de filtros en tiempo real es el analizador vectorial de redes R&S®ZNB de Rohde & Schwarz.

Configuración de sintonización VNA con CST Filter Designer 3D y R&S®ZNB
Fig. 1: Configuración de sintonización VNA con CST Filter Designer 3D y R&S®ZNB.

Su misión

Los test de filtros/diplexadores de estación base 4G/5G suelen presentar bastantes dificultades. Requieren un elevado nivel de rechazo de interferencias. Los rechazos de transmisión, también denominados nulos, pueden llegar a una profundidad de 80 dB o más. En este ámbito, el analizador vectorial de redes R&S®ZNB, con su rango dinámico y su velocidad, forma una pareja ideal con CST Studio Suite® de Dassault Systèmes.

Rango dinámico del R&S®ZNB (con un ancho de banda IF de 10 Hz).
Fig. 2: Rango dinámico del R&S®ZNB (con un ancho de banda IF de 10 Hz).

Solución Rohde & Schwarz

Para la sintonización en condiciones reales, CST Studio Suite® admite conexiones USB, de conector base y Ethernet para una amplia gama de analizadores vectoriales de redes de Rohde & Schwarz. El analizador vectorial de redes R&S®ZNB, líder en entornos de producción, destaca especialmente por su velocidad, rango dinámico y comodidad de manejo. Combina una alta precisión de medida con una velocidad excepcional, por encima de los 5 μs por punto. Esto permite obtener tiempos de barrido muy breves, p. ej. de 4 ms para 401 puntos. Además, el analizador vectorial de redes R&S®ZNB combina una gran capacidad de manejo de potencia con una alta sensibilidad y un bajo ruido de traza. La unidad base R&S®ZNB proporciona típicamente un rango dinámico de 140 dB (con un ancho de banda IF de 10 Hz), muy superior al de otros productos comparables del mercado. Mediante opciones de ampliación puede obtenerse un rango dinámico de hasta 150 dB (rango dinámico real sin receptores incluidos en la compresión con bajos coeficientes de transmisión).

Totalmente integrado y fácil de usar
Para sintonizar un filtro se requieren cuatro pasos:

  • Calibrar el analizador vectorial de redes R&S®ZNB y realizar medidas de parámetros S en el dispositivo bajo prueba
  • Establecer una conexión remota entre el CST Filter Designer 3D en ejecución en un PC y el analizador vectorial de redes R&S®ZNB. El software lee automáticamente los datos medidos en tiempo real
  • En función de la topología de filtro seleccionada, el software extrae una matriz de acoplamiento de los parámetros S medidos
  • Las barras de error indican hasta qué punto los acoplamientos y las autorresonancias están desintonizados. Esto ofrece la información necesaria para optimizar el hardware de filtro con ayuda de sus mecanismos de sintonización, como tornillos, condensadores variables y diodos de capacidad variable.

El modelo de filtro se ha diseñado con CST Filter Designer 3D y se ha simulado con CST Studio Suite®. Si el proceso de fabricación es preciso, se obtendrá el mismo resultado al realizar medidas reales con el R&S®ZNB si el hardware está sintonizado de acuerdo con la matriz de acoplamiento simulada.

La captura de pantalla siguiente muestra el entorno de CST Filter Designer 3D con los parámetros S medidos a través del R&S®ZNB. Las barras de error indican hasta qué punto cada uno de los elementos de la matriz se desvía de la sintonización óptima.

Filtro con resonadores numerados.
Fig. 3: Filtro con resonadores numerados.

Aplicación

Filtro combline de un resonador coaxial
El filtro tiene una respuesta de 6.º orden con dos nulos de transmisión justo por encima de la pasabanda. La topología del filtro consiste en dos secciones de triplete en cascada. La figura 3 muestra el dispositivo con los tornillos de sintonización de resonador señalizados con números rojos.

Interfaz de usuario de CST Filter Designer 3D mostrando la matriz de acoplamiento
Fig. 4: Interfaz de usuario de CST Filter Designer 3D mostrando la matriz de acoplamiento.
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