一種用DGS結構實現雙帶隙的設計

1 引言

DGS (Defected Ground Structure)結構是從光子晶體(Photonic Band Gap)發展而來的，它是通過在接地板上蝕刻缺陷結構和縫隙來實現的。所蝕刻的缺陷結構影響了接地板上的電流分布，這種改變可以分別增加傳輸線的有效電容和電感。因此，可以將所提出的DGS結構等效為LC電路。

本文研究了諧振頻率隨DGS單元結構參數的變化關系。從而可以通過改變該單元結構的物理尺寸很方便的控制其等效電感和電容，從而控制其諧振頻率。采用三維場分析的方法得出所介紹的PBG結構單元的等效電路并提取了其等效電路參數，通過電磁仿真和電路仿真兩者吻合良好，另外通過將該DGS單元級聯有效的改善了帶隙特性并設計了一種實現雙帶隙的結構。

2 DGS結構單元研究

一維光子帶隙結構單元是利用PCB制版工藝直接蝕刻在微帶電路的接地金屬板上的，制作簡單，實現方便。圖1是DGS單元的結構示意圖，DGS單元位于導帶正下方。DGS單元的特性主要由方形邊長a,間隙寬度g,間隙長度b決定。設計中所選用的介質的相對介電常數er,介質厚度h=1.5748mm ,導帶寬度w=1.46mm對應于特性阻抗為50om的微帶線。圖2是a=2.5mm，g=0.2mm，b=1.46mm時對DGS單元進行電磁仿真的S參數結果。

圖1 DGS單元結構

由圖可見在7.12GHz處有一個衰減極點，它對應于DGS單元所等效LC電路的諧振頻率。由于DGS具有諧振特性，所以可以把本文的DGS等效為電感L電容C并聯諧振。下面討論了決定DGS單元結構的a,g 和b三個參數的變化對S參數的影響。圖3(a)，(b)，(c)分別給出了諧振頻率隨a,g 和b三個參數的變化關系。

圖2 DGS單元S參數仿真結果

圖3（a） 諧振頻率隨a的變化