缺陷接地结构在RF和微波电路中的最新应用

本文介绍了微波电路中一种新颖的接地板——缺陷接地结构(defected ground structure,DGS),并总结了DGS结构提出近5年来,其在微波电路中应用状况的最新进展。还介绍了我们在DGS结构研究和应用中取得的成果。最后,展望DGS结构在无线通信系统中应用前景。     

一种新型SRR缺陷地面结构低通滤波器

该文提出一种新型开口谐振环(Split-Ring Resonator, SRR)缺陷地面结构(Defected Ground Structure, DGS)。这种结构与传统哑铃形DGS结构相比,具有陡峭的带隙和平坦的低通特性。文中详细分析了开口谐振环DGS单元的等效电路以及结构参数与电参数之间的关系。在此基础上提出一种加载开路枝节的SRR DGS单元模型以提高带外抑制,采用这种单元的级联周期结构设计并制作了一种紧凑的S波段低通滤波器。测试结果表明,该滤波器带内插损小于0.5dB,带外抑制度在30 dB以上。     

基于缺陷地面结构和补偿微带线的低通滤波器

提出了一种新型一维周期缺陷地面结构（DGS）单元。文中给出了3个不同尺寸单元的5参数变化曲线,并使用DGS单元进行级联,形成一种补偿微带线。设计了一个低通滤波器,计算和测试结果显示该结构单元的截止频率由结构单元的物理尺寸决定,单元级联形成的多级低通滤波器具有良好的带通、带阻和谐波抑制特性。     

新型Koch型缺陷地面结构低通滤波器设计

提出了一种新型Koch型缺陷地面结构(KDGS),设计了两款基于分形缺陷地面结构的低通滤波器.仿真结果表明:所设计的两种新型低通滤波器3 dB截止频率分别为3.10 GHz和3.20GHz,10 dB阻带带宽分别为8.75 GHz和12.25GHz,通带插入损耗均小于0.10 dB.该滤波器设计方法简单,性能好且成本低...     

一种新颖的蝴蝶结形缺陷接地结构微带线

提出一种新颖的蝴蝶结形缺陷接地结构(DGS)微带线,分析了该微带线的带阻特性和慢波特性,同时考虑微带线损耗,建立了该微带线的等效电路模型及其参数提取,并分析了蝴蝶结形DGS结构变化对阻带特性的影响,最后将该DGS结构应用于紧凑结构低通滤波器的设计,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了所提结构的可靠性。     

缺陷地结构在微带天线小型化中的应用

给出一种利用缺陷地结构实现天线小型化的方法,将缺陷地结构用于微带天线小型化的设计中,并对缺陷结构的尺寸与天线小型化的效果进行了分析。采用Ansoft HFSS进行仿真,在谐振频率为2.45 GHz的微带贴片天线的介质板上引入一种新型缺陷地结构,比较加入缺陷地结构前后天线的各项参数。其结果表明,该结构在保证天线性能的情况下,天线体积减小了30%以上。     

基于缺陷地面结构的超宽带微带滤波器的设计

针对传统的超宽带滤波器存在陷波深度不足的问题,基于新型缺陷地面结构和加载枝节的方法设计了一款超宽带滤波器.该结构通过内嵌、折叠开路枝节来形成双陷波带,在保证尺寸紧凑的同时实现了对陷波的需求.为了保证陷波深度,在超宽带滤波器两端加载了不对称倒T型枝节.通过刻蚀新型缺陷地面结构来增强带外抑制特性以及陷波深度.该滤波器工作频...     

一种新颖的开口环地面缺陷结构低通滤波器

提出了一种新颖的具有陡峭边带和宽阻带的小型化低通滤波器.通过把开口谐振环地面缺陷结构(Split-Ring Resonator Defected Ground Structure,SRR DGS)与阶梯阻抗梳状谐振器结合,提高了滤波器的选择特性,同时获得了宽阻带.对所提出的结构作了加工并进行了实物测量,测试结果表明:滤波器选择特性大于160 dB/GHz,在2.98 GHz到8.2 GHz范围内抑制度大于20 dB,而占用面积仅为20×25 mm~2.     

耦合腔慢波结构的特性分析

计算耦合腔慢波结构特性的方法很多,但是直接计算还比较困难,主要是因为耦合腔复杂形状造成的。等效电路方法是一个非常有效的、快速计算耦合腔色散特性和无损、有损耗情况下各个耦合腔电压、电流分布的方法。损耗是通过在电路中引入与电感串联的电阻。时域分析有利于单一频谱和所有频谱的瞬态分析和开启瞬态分析。     

具有缺陷地结构的双频微带天线设计

采用哑铃型缺陷地结构(DGS)设计了一种新型的双频微带天线,天线的主要辐射单元为一对对称的L形贴片,L形贴片所包围的中间区域敷以圆弧形贴片和一个竖向的矩形连接带并将二者融合为一个整体,实现了天线的双频特性。引入哑铃型的DGS结构,并给出了DGS结构的等效电路图,通过改变DGS结构的尺寸改变了等效电路的电感和电容从而改变了天线的频率特性。测试结果表明:天线能够同时工作在低频4.37 GHz和高频6.08 GHz两个频段,满足微波C波段所要求的频率范围。低频和高频的S_(11)分别为-29.76 dB、-11.99 dB,天线实测S_(11)结果和仿真结果基本吻合。     

应用缺陷地结构设计低通滤波器

对缺陷地结构(DGS)实现的等效均匀传输线提出了一种简单有效的由S参数求其特性阻抗和有效相对介电常数的方法。而后比较了缺陷地结构和微带线的特性阻抗和有效介电常数随频率变化的规律。最后,应用缺陷地结构设计了两个Chebyshev低通滤波器,并进行了制作和测试。所得滤波器与采用微带线设计的相同参数的低通滤波器相比,阻带最大衰减有超过5dB的改善,并避免了实现高阻抗微带线的工艺困难。     

基于分形缺陷地结构的微带贴片天线

微带天线容易产生谐波和杂散波,造成天线性能的降低。将哑铃形缺陷地结构和分形缺陷地结构加入微带天线中,经过理论分析和实验测量,结果表明缺陷地结构不仅能够抑制天线的谐波和杂散波分量,还能抑制天线的交叉极化。与哑铃形缺陷地结构相比,分形缺陷地结构不仅能更好的提高微带天线性能,还能减少刻蚀接地板的面积,提高地板利用效率。     

一种新型缺陷地结构带阻滤波器

提出了一种新型缺陷地结构的带阻滤波器.该单元在现有各种形状的基础上,采用新的缺陷地结构,实现了带阻特性.该单元结构简单,易于加工,性能优越,可进一步减小滤波器尺寸.文中对新型缺陷地结构单元的带阻特性进行了分析,并建立仿真模型,从理论和实验中得到最佳的性能.实现了有较宽阻带的周期性缺陷单元.能够有较宽的阻带.最终设计出实际带阻滤波器,并对产品进行了实际测量,得出与仿真相似的结果.     

Compact Elliptic-Function Low-Pass Filter Using Defected Ground Structure

A novel elliptic-function low-pass filter (LPF) is presented, which consists of a dumb-bell-shaped defected ground structure (DB-DGS), a spiral-shaped defected ground structure (SP-DGS) and a broadened microstrip line. The DB-DGS provides the required wideband attenuation in stopband, while the SP-DGS provides steep transition from passband to stopband. A 2.4 GHz five-pole LPF is developed and experimental results show that it has a sharp cutoff frequency response. The measured passband insertion-loss is below 0.3 dB, and the rejection band over 20 dB is from 2.95 to 8.25 GHz.      

Design of Low-Pass Filters Using Defected Ground Structure

A method to design low-pass filters (LPF) having a defected ground structure (DGS) and broadened transmission-line elements is proposed. The previously presented technique for obtaining a three-stage LPF using DGS by Lim is generalized to propose a method that can be applied in design$N$-pole LPFs for$ Nleq5$. As an example, a five-pole LPF having a DGS is designed and measured. Accurate curve-fitting results and the successive design process to determine the required size of the DGS corresponding to the LPF prototype elements are described. The proposed LPF having a DGS, called a DGS-LPF, includes transmission-line elements with very low impedance instead of open stubs in realizing the required shunt capacitance. Therefore, open stubs, tee- or cross-junction elements, and high-impedance line sections are not required for the proposed LPF, while they all have been essential in conventional LPFs. Due to the widely broadened transmission-line elements, the size of the DGS-LPF is compact.     

一种带缺陷地的串行馈电网络

该文设计了一种带缺陷地的串行馈电网络。该串行馈电网络采用带状线多层板层压结构,在串行馈电网络上增加了缺陷地设计。改变缺陷地的大小可以改变相应端口的输出幅度,因此通过调节各端口对应耦合区缺陷地的大小,就可以调节各端口的输出幅度,使得各端口输出幅度接近一致,从而达到提高串行馈电网络电性能的目的。      

基于DGS结构的超宽带带通滤波器

基于双开口-互补开环谐振器的缺陷地结构(DGS),设计了一个结构紧凑的基片集成波导(SIW)超宽带带通滤波器。通过调整蚀刻在SIW底面的双开口-互补开环谐振器,SIW表面的共面波导与腔体之间的耦合,同时在阻带获得3个传输零点,以得到较好的频率选择性和良好的带外抑制。经过仿真优化及实物制作,测试结果表明,该滤波器工作在7.2GHz,相对带宽28%,带外抑制良好,仿真与测试结果吻合。     

不同层面缺陷地对功率放大器的影响

论述了位于不同层面的缺陷地结构(DGS)应用于功率放大器的设计。一种是在微带线的两侧接地面刻蚀DGS,另一种是在微带线的背面接地刻蚀DGS,通过ADS Momentum仿真确定DGS的尺寸,并将这两种DGS应用到一款4 W功率放大器中进行仿真和实际制板测试。实测结果显示在微带线两侧接地面刻蚀DGS的功率放大器在输出功率为34.76 d Bm时改善二次谐波13 d B,且输出功率和功率附加效率(PAE)优于不刻蚀DGS的功率放大器。在微带线背面接地面刻蚀DGS的功率放大器在输出功率为34.21 d Bm时改善二次谐波28 d B,由于DGS结构改变了正面微带线的特征阻抗,所以输出功率和功率附加效率低于不刻蚀DGS的功率放大器。     

基于缺陷地结构的小型宽带天线设计

该文介绍了一种使用缺陷地结构的小型化超宽带天线,其尺寸为29 mm×31.5 mm×1.6 mm,该天线采用正六边形金属贴片作为天线辐射贴片。通过在介质板上引入开口谐振环,产生了新的工作谐振频段,并进一步拓宽了天线的工作频段。通过在辐射贴片上加载"十字形"分支结构,使电流路径改变,从而改善天线的宽带辐射特性。测试结果表明,该天线反射系数<-10 dB的频段为3.0～19.3 GHz。