專利名稱：非對(duì)稱dgs結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波元件領(lǐng)域，具體涉及到用于通信系統(tǒng)中的一種非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí) 聯(lián)型濾波器。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)和電子設(shè)備中，濾波器應(yīng)用非常廣泛，尤其在無線通信系統(tǒng)和微波設(shè) 備中，更是不可或缺的微波元件之一。用DGS結(jié)構(gòu)(Defected Ground Structure，定義為 “缺陷接地結(jié)構(gòu)”)來進(jìn)一步限定濾波器，也是界定了它的結(jié)構(gòu)和性能特征。濾波器是通信系 統(tǒng)的咽喉，它能夠?qū)崿F(xiàn)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(hào)通過，抑制不需要的頻率信號(hào)，保證通信的準(zhǔn)確無干擾、電磁環(huán)境的安全 可靠和系統(tǒng)間的電磁兼容。對(duì)系統(tǒng)的總體性能起著關(guān)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(fā)展，電子系統(tǒng)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(dú)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(shù)參數(shù)如下a.帶寬對(duì)于帶阻濾波器，帶寬的定義是阻帶內(nèi)對(duì)應(yīng)于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(shí)從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1和接入濾波器后，從噪 聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比。其插入損耗表達(dá)式為/I = IOlg^-= -201^1
P!工程中一般S21表示插入損耗。近年來，在濾波器中采用一種新穎具有帶隙特性和慢波特性的結(jié)構(gòu)缺陷接地結(jié) 構(gòu)，簡(jiǎn)稱DGS結(jié)構(gòu)。DGS結(jié)構(gòu)濾波器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，便于集成等優(yōu)點(diǎn)，越來越引起 了人們的關(guān)注。相對(duì)于光子帶隙結(jié)構(gòu)，DGS結(jié)構(gòu)僅由一個(gè)或幾個(gè)缺陷單元構(gòu)成，它的帶隙中 心頻率主要由該缺陷單元結(jié)構(gòu)決定，DGS模型可以通過電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算與簡(jiǎn)單的LC等效電 路建模交互分析，另外，DGS占用較小的電路面積，所以DGS可被廣泛應(yīng)用于諧振器、振蕩 器、濾波器、耦合器、合成網(wǎng)絡(luò)、天線等微波器件中，以實(shí)現(xiàn)常規(guī)技術(shù)無法得到的高性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，與本發(fā)明技術(shù)方案最接近的技術(shù)，可以有以下兩種其一，對(duì)稱性DGS結(jié)構(gòu)1.現(xiàn)階段常規(guī)的DGS濾波器結(jié)構(gòu)中多采用啞鈴型，因?yàn)槠湫螤詈?jiǎn)單、建模方便。啞 鈴型DGS的蝕刻的柵格形狀類似 鈴，其結(jié)構(gòu)圖如1所示，現(xiàn)鈴型DGS結(jié)構(gòu)在接地板上的刻 蝕圖形以微帶線為中線兩邊對(duì)稱，形狀簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)諧振頻率較低的濾波器其體積較大，而且只能實(shí)現(xiàn)單諧振點(diǎn)濾波器，因 而應(yīng)用范圍窄。2.本結(jié)構(gòu)中常用的還有一種T型DGS，其結(jié)構(gòu)圖如2所示，T型結(jié)構(gòu)是在啞鈴型DGS 的基礎(chǔ)上把中間狹縫的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，T型結(jié)構(gòu)可以在刻蝕尺寸a不變的基礎(chǔ)上，即可調(diào)整諧振頻率點(diǎn)。雖然與 鈴型相比，其等效電容比 鈴型大，實(shí)現(xiàn)諧振頻率較低的濾波器其體積較 現(xiàn)鈴型小，但它也只能實(shí)現(xiàn)單阻帶濾波器，使應(yīng)用范圍依然很窄。其二，非對(duì)稱型DGS結(jié)構(gòu)這是一項(xiàng)新型的研究，非對(duì)稱型DGS結(jié)構(gòu)是利用DGS在某些頻率點(diǎn)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。采用非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)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(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)的諧波 抑制性能，所得以分貝數(shù)計(jì)量的表述受抑制大小的S參數(shù)，如圖4所示。可以看到，非對(duì)稱 DGS結(jié)構(gòu)雖然克服了對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的單一頻率抑制性能，進(jìn)而取得兩個(gè)抑制點(diǎn)，對(duì)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(jìn)行有效抑制，但其抑制曲線頻寬還比 較窄，所得S參數(shù)的波形形狀還不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，由于抑制因電路的非線性特性形成的諧波，是微 波電路設(shè)計(jì)中的難題，對(duì)于現(xiàn)有的微波設(shè)計(jì)領(lǐng)域的缺陷接地結(jié)構(gòu)，或是存在著抑制頻點(diǎn)只 有一個(gè)單一點(diǎn)、或是在非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)中，雖能獲得對(duì)兩個(gè)頻點(diǎn)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(shù)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(fā)明的目的是提供一種非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器， 以尋求更完善的諧波抑制效果。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案如下，一種非對(duì) 稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器，包括在一塊矩形介質(zhì)板上刻蝕出對(duì)微帶線非對(duì)稱的T型缺陷接 地結(jié)構(gòu)，作為單個(gè)單元的非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)，其特征在于，將兩個(gè)或三個(gè)單個(gè)單元的所述 非對(duì)稱T型結(jié)構(gòu)并列級(jí)聯(lián)成濾波器使用。該級(jí)聯(lián)組件可以對(duì)微波功率器件的高次諧波進(jìn)行 更有效的抑制，所述的單個(gè)非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)，也可以與對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)進(jìn)行并列級(jí)聯(lián) 成濾波器使用，以獲取對(duì)微波功率器件的高次諧波進(jìn)行有效的抑制。選擇哪種方式，視當(dāng)時(shí) 具體條件而定。本發(fā)明的有益效果是，相對(duì)于已有的啞鈴型和T型DGS結(jié)構(gòu)來說，非對(duì)稱T型DGS 結(jié)構(gòu)濾波器能對(duì)于特定頻段的微波器件的二次諧波和三次諧波同時(shí)抑制，而且濾波器體積 并沒有增大。對(duì)于多個(gè)對(duì)稱與非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的DSG可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)，獲得對(duì)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(cè)試結(jié)果表明級(jí)聯(lián)型非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu) 濾波器產(chǎn)生的帶阻特性在抑制高次諧波，減少微波設(shè)備的電磁輻射和干擾方面，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(jié)構(gòu)濾波器示意圖；圖2為T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器示意圖；圖3為本發(fā)明非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器示意圖；圖4為非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器實(shí)測(cè)的的S參數(shù)曲線；圖5為兩個(gè)非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器級(jí)聯(lián)示意圖；圖6為上述級(jí)聯(lián)濾波器S參數(shù)曲線；圖7為三個(gè)級(jí)聯(lián)非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)濾波器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)物圖8為對(duì)稱T型和非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器級(jí)聯(lián)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1、圖2，表示在已有技術(shù)中，對(duì)稱的DGS結(jié)構(gòu)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，只限于單個(gè)頻點(diǎn)有抑制，運(yùn)用范圍太窄，圖中1為矩形 介質(zhì)板，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，在其下側(cè)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(cè)中部為50歐姆微帶線2，該微帶線寬度為W，圖2為對(duì)稱的T型 DGS結(jié)構(gòu)濾波器，參照?qǐng)D3為非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的非對(duì)稱特性體現(xiàn)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(biāo)志，圖中濾波器總體稱為5。參考圖 4，表示該非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器所實(shí)測(cè)的S參數(shù)曲線，可以看到已不是只限于一個(gè)單 抑制頻率，而是出現(xiàn)了在二次諧波處及三次諧波處均受到抑制的現(xiàn)象。參照?qǐng)D5，表示兩個(gè) 非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)濾波器級(jí)聯(lián)的示意圖，稱其總組件為6。參照?qǐng)D6，表示上述兩個(gè)級(jí)聯(lián)濾波 器S參數(shù)曲線，可見頻帶已加寬的兩個(gè)抑制點(diǎn)，而且阻帶更深。參照?qǐng)D7，是三個(gè)級(jí)聯(lián)非對(duì)稱 DGS結(jié)構(gòu)濾波器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)物圖，以一角硬幣作參照物，可見產(chǎn)品體積是很小的。參照?qǐng)D8， 表示另一種級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，是將單個(gè)對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)與非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)之間級(jí)聯(lián)示意圖， 令其總體結(jié)構(gòu)為8。
權(quán)利要求
一種非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器，包括在一塊矩形介質(zhì)板上刻蝕出對(duì)微帶線非對(duì)稱的T型缺陷接地結(jié)構(gòu)，作為單個(gè)單元的非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)，其特征在于，將兩個(gè)或三個(gè)單個(gè)單元的所述非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)并列級(jí)聯(lián)成濾波器使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器，其特征在于，所述的單個(gè)非對(duì)稱 T型DGS結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)，也可以與對(duì)稱T型或 鈴型DGS結(jié)構(gòu)進(jìn)行并列級(jí)聯(lián)成濾波器使用。
全文摘要
一種非對(duì)稱DGS結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)型濾波器，屬于微波元件領(lǐng)域，包括在一塊矩形介質(zhì)板上刻蝕出對(duì)微帶線非對(duì)稱的T型缺陷接地結(jié)構(gòu)，作為單個(gè)單元的非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)或三個(gè)單個(gè)單元的所述非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)并列級(jí)聯(lián)成濾波器使用。相對(duì)于已有的啞鈴型和T型DGS結(jié)構(gòu)來說，非對(duì)稱T型DGS結(jié)構(gòu)濾波器能對(duì)于微波器件在特定頻段內(nèi)的二次諧波和三次諧波同時(shí)有效地抑制，而且濾波器體積并沒有增大很多。對(duì)于多個(gè)對(duì)稱與非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的DSG可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)后的產(chǎn)品可獲得對(duì)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(hào)H01P1/203GK101931114SQ20091009225
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者呂英華, 張金玲, 李莉, 楊金生, 鄭占奇 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)