非對稱dgs結構級聯型濾波器的製作方法
2023-04-25 05:34:51 2
專利名稱：非對稱dgs結構級聯型濾波器的製作方法
技術領域：
本發明屬於微波元件領域，具體涉及到用於通信系統中的一種非對稱DGS結構級 聯型濾波器。
背景技術：
在通信系統和電子設備中，濾波器應用非常廣泛，尤其在無線通信系統和微波設 備中，更是不可或缺的微波元件之一。用DGS結構(Defected Ground Structure，定義為 「缺陷接地結構」)來進一步限定濾波器，也是界定了它的結構和性能特徵。濾波器是通信系 統的咽喉，它能夠實現鏡像消除、諧波抑制、寄生濾波和信道選擇等功能，可選擇性地讓具 有某些頻率的信號通過，抑制不需要的頻率信號，保證通信的準確無幹擾、電磁環境的安全 可靠和系統間的電磁兼容。對系統的總體性能起著關鍵性的作用，因而，研究濾波器具有十 分重要的意義。隨著微電子工藝的發展，電子系統中的許多部件可以集成到單片上，唯有濾 波器和天線還要使用外接獨立元件，濾波器的小型化、集成化和高性能研究顯得十分迫切。 濾波器的主要技術參數如下a.帶寬對於帶阻濾波器，帶寬的定義是阻帶內對應於3dB衰減量的上邊頻和下 邊頻的頻率差；b.插入損耗沒有濾波器時從噪聲源傳輸到負載的功率P1和接入濾波器後，從噪 聲源傳輸到負載的功率P2之比。其插入損耗表達式為/I = IOlg^-= -201^1
P!工程中一般S21表示插入損耗。近年來，在濾波器中採用一種新穎具有帶隙特性和慢波特性的結構缺陷接地結 構，簡稱DGS結構。DGS結構濾波器因其結構簡單，體積小巧，便於集成等優點，越來越引起 了人們的關注。相對於光子帶隙結構，DGS結構僅由一個或幾個缺陷單元構成，它的帶隙中 心頻率主要由該缺陷單元結構決定，DGS模型可以通過電磁場數值計算與簡單的LC等效電 路建模交互分析，另外，DGS佔用較小的電路面積，所以DGS可被廣泛應用於諧振器、振蕩 器、濾波器、耦合器、合成網絡、天線等微波器件中，以實現常規技術無法得到的高性能。在現有技術中，與本發明技術方案最接近的技術，可以有以下兩種其一，對稱性DGS結構1.現階段常規的DGS濾波器結構中多採用啞鈴型，因為其形狀簡單、建模方便。啞 鈴型DGS的蝕刻的柵格形狀類似 鈴，其結構圖如1所示，現鈴型DGS結構在接地板上的刻 蝕圖形以微帶線為中線兩邊對稱，形狀簡單、建模方便，但其等效電容較小，諧振頻率較高， Q值較低，如果實現諧振頻率較低的濾波器其體積較大，而且只能實現單諧振點濾波器，因 而應用範圍窄。2.本結構中常用的還有一種T型DGS，其結構圖如2所示，T型結構是在啞鈴型DGS 的基礎上把中間狹縫的長度加長，T型結構可以在刻蝕尺寸a不變的基礎上，即可調整諧振頻率點。雖然與 鈴型相比，其等效電容比 鈴型大，實現諧振頻率較低的濾波器其體積較 現鈴型小，但它也只能實現單阻帶濾波器，使應用範圍依然很窄。其二，非對稱型DGS結構這是一項新型的研究，非對稱型DGS結構是利用DGS在某些頻率點上的諧振特性， 可以抑制微波器件諧波，有效地提高微波功率器件的性能。採用非對稱T型DGS結構如圖 3所示，抑制S波段2. 45GHz微波器件二次和三次諧波輸出，非對稱T型DGS結構的諧波 抑制性能，所得以分貝數計量的表述受抑制大小的S參數，如圖4所示。可以看到，非對稱 DGS結構雖然克服了對稱性結構的單一頻率抑制性能，進而取得兩個抑制點，對工作在S波 段2. 45GHz的微波功率器件的二次諧波、三次諧波進行有效抑制，但其抑制曲線頻寬還比 較窄，所得S參數的波形形狀還不夠理想。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，由於抑制因電路的非線性特性形成的諧波，是微 波電路設計中的難題，對於現有的微波設計領域的缺陷接地結構，或是存在著抑制頻點只 有一個單一點、或是在非對稱DGS結構中，雖能獲得對兩個頻點的抑制效果，但所獲抑制曲 線頻寬還很窄，抑制深度不夠，S參數的波形形狀還不夠理想。為了克服這些不足，就需要 重新考慮一種抑制諧波的模式，本發明的目的是提供一種非對稱DGS結構級聯型濾波器， 以尋求更完善的諧波抑制效果。為了實現本發明的目的，所採用的技術方案如下，一種非對 稱DGS結構級聯型濾波器，包括在一塊矩形介質板上刻蝕出對微帶線非對稱的T型缺陷接 地結構，作為單個單元的非對稱T型DGS結構，其特徵在於，將兩個或三個單個單元的所述 非對稱T型結構並列級聯成濾波器使用。該級聯組件可以對微波功率器件的高次諧波進行 更有效的抑制，所述的單個非對稱T型DGS結構，也可以與對稱T型DGS結構進行並列級聯 成濾波器使用，以獲取對微波功率器件的高次諧波進行有效的抑制。選擇哪種方式，視當時 具體條件而定。本發明的有益效果是，相對於已有的啞鈴型和T型DGS結構來說，非對稱T型DGS 結構濾波器能對於特定頻段的微波器件的二次諧波和三次諧波同時抑制，而且濾波器體積 並沒有增大。對於多個對稱與非對稱結構的DSG可以進行級聯，獲得對微波器件的二次諧 波和三次諧波頻帶較寬的抑制作用，而且阻帶更深。測試結果表明級聯型非對稱DGS結構 濾波器產生的帶阻特性在抑制高次諧波，減少微波設備的電磁輻射和幹擾方面，具有良好 的效果，而且減小了電路尺寸，最終可以有效地提高微波功率器件性能。
圖1為已知的啞鈴型DGS結構濾波器示意圖；圖2為T型DGS結構濾波器示意圖；圖3為本發明非對稱T型DGS結構濾波器示意圖；圖4為非對稱T型DGS結構濾波器實測的的S參數曲線；圖5為兩個非對稱T型DGS結構濾波器級聯示意圖；圖6為上述級聯濾波器S參數曲線；圖7為三個級聯非對稱DGS結構濾波器產品結構實物圖8為對稱T型和非對稱T型DGS結構濾波器級聯示意圖。
具體實施例方式參照圖1、圖2，表示在已有技術中，對稱的DGS結構濾波器的示意圖，這些濾波器 所抑制的微波功率器件的高次諧波，只限於單個頻點有抑制，運用範圍太窄，圖中1為矩形 介質板，邊長為L，在其下側為接地面板3，該接地面上刻蝕圖形4，圖面上a、b、d、s均為刻 蝕圖形的幾何尺寸，其上側中部為50歐姆微帶線2，該微帶線寬度為W，圖2為對稱的T型 DGS結構濾波器，參照圖3為非對稱T型DGS結構示意圖，圖中的非對稱特性體現在刻蝕部 分至微帶線的距離為不等的，由11和12不等距離所標誌，圖中濾波器總體稱為5。參考圖 4，表示該非對稱T型DGS結構濾波器所實測的S參數曲線，可以看到已不是只限於一個單 抑制頻率，而是出現了在二次諧波處及三次諧波處均受到抑制的現象。參照圖5，表示兩個 非對稱DGS結構濾波器級聯的示意圖，稱其總組件為6。參照圖6，表示上述兩個級聯濾波 器S參數曲線，可見頻帶已加寬的兩個抑制點，而且阻帶更深。參照圖7，是三個級聯非對稱 DGS結構濾波器產品結構實物圖，以一角硬幣作參照物，可見產品體積是很小的。參照圖8， 表示另一種級聯結構，是將單個對稱T型DGS結構與非對稱T型DGS結構之間級聯示意圖， 令其總體結構為8。
權利要求
一種非對稱DGS結構級聯型濾波器，包括在一塊矩形介質板上刻蝕出對微帶線非對稱的T型缺陷接地結構，作為單個單元的非對稱T型DGS結構，其特徵在於，將兩個或三個單個單元的所述非對稱T型DGS結構並列級聯成濾波器使用。
2.根據權利要求1所述非對稱DGS結構級聯型濾波器，其特徵在於，所述的單個非對稱 T型DGS結構的級聯，也可以與對稱T型或 鈴型DGS結構進行並列級聯成濾波器使用。
全文摘要
一種非對稱DGS結構級聯型濾波器，屬於微波元件領域，包括在一塊矩形介質板上刻蝕出對微帶線非對稱的T型缺陷接地結構，作為單個單元的非對稱T型DGS結構，將兩個或三個單個單元的所述非對稱T型DGS結構並列級聯成濾波器使用。相對於已有的啞鈴型和T型DGS結構來說，非對稱T型DGS結構濾波器能對於微波器件在特定頻段內的二次諧波和三次諧波同時有效地抑制，而且濾波器體積並沒有增大很多。對於多個對稱與非對稱結構的DSG可以進行級聯，級聯後的產品可獲得對微波器件的二次諧波和三次諧波頻帶較寬阻帶更深的抑制作用。
文檔編號H01P1/203GK101931114SQ20091009225
公開日2010年12月29日 申請日期2009年9月8日 優先權日2009年9月8日
發明者呂英華, 張金玲, 李莉, 楊金生, 鄭佔奇 申請人:北京郵電大學