具有寬雜波抑制特性的U型DGS低通濾波器

　　1 引言

　　眾所周知, DGS是一種典型的EBG結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以通過一個(gè)或者多個(gè)單元結(jié)構(gòu)在某些頻率段產(chǎn)生能帶隙特性。由于DGS具有本征的諧振和帶阻特性, 它被廣泛應(yīng)用于濾波器的電路設(shè)計(jì)中來改善通帶和阻帶的特性。此外, 應(yīng)用接地板上的蝕刻縫隙結(jié)構(gòu),可以有選擇地產(chǎn)生阻帶特性。選擇合適的縫隙尺寸, 可以很容易地控制隔離度和阻帶寬度。通常, 由開路線或者扇形線構(gòu)成的濾波器結(jié)構(gòu)能夠在阻帶提供一個(gè)傳輸零點(diǎn)并且具有良好的阻帶特性。基于這些考慮，為了獲得具有寬阻帶特性的DGS低通濾波器，本文設(shè)計(jì)了一種由三個(gè)U型槽緊密耦合的新型DGS低通濾波器, 并且采用開路線和扇形支節(jié)來增加傳輸零點(diǎn)。實(shí)際樣品測得的阻帶相對帶寬為105% (雜波抑制大于25dB)，表明該結(jié)構(gòu)具有很好的諧波抑制能力，通帶內(nèi)的回波損耗小于0.25dB，與仿真結(jié)果吻合很好。

　　2 U-型DGS低通濾波器的設(shè)計(jì)與分析

　　2.1 U-型DGS低通濾波器的設(shè)計(jì)

　　圖1(a)所示為U-型DGS低通濾波器的結(jié)構(gòu)圖。上層結(jié)構(gòu)由一個(gè)含有開路線和扇形線50-Ω的微帶線組成，在介質(zhì)板的底層蝕刻出一對緊耦合對稱的單元，每個(gè)單元由3個(gè)U-型槽結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

　　圖1(b)為低通濾波器的上層結(jié)構(gòu)。由開路線的結(jié)構(gòu)特性，可以根據(jù)開路線的長度把傳輸零點(diǎn)調(diào)節(jié)到所需要的頻率點(diǎn);帶內(nèi)的阻抗匹配可以通過調(diào)節(jié)扇形線的尺寸來實(shí)現(xiàn)，尺寸參數(shù)包括它的半徑、角度和圓心位置。不僅如此，阻帶特性也可以通過改變扇形線尺寸來進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)低于良好的阻帶諧波抑制特性，經(jīng)過計(jì)算分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取開路線的長度L2 = 7mm，此時(shí)的傳輸線零點(diǎn)位置正好在7.2GHz處。

　　圖1(c)為蝕刻在介質(zhì)板底端的兩個(gè)U-型DGS結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)單元都由三個(gè)U-型槽構(gòu)成，它們具有相同的寬度和間隔，但長度不同。值得指出的是，這種相同寬度和間隔的槽型結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)，可以很方便地應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中。

　　(a)

　　(b)

　　(c)

　　圖1 (a) U-型DGS低通濾波器結(jié)構(gòu)圖; (b) 低通濾波器結(jié)構(gòu)頂視圖; (c) 低通濾波器底面結(jié)構(gòu)