专利名称：非对称dgs结构级联型滤波器的制作方法
技术领域：
本发明属于微波元件领域，具体涉及到用于通信系统中的一种非对称DGS结构级 联型滤波器。
背景技术：
在通信系统和电子设备中，滤波器应用非常广泛，尤其在无线通信系统和微波设 备中，更是不可或缺的微波元件之一。用DGS结构(Defected Ground Structure，定义为 “缺陷接地结构”)来进一步限定滤波器，也是界定了它的结构和性能特征。滤波器是通信系 统的咽喉，它能够实现镜像消除、谐波抑制、寄生滤波和信道选择等功能，可选择性地让具 有某些频率的信号通过，抑制不需要的频率信号，保证通信的准确无干扰、电磁环境的安全 可靠和系统间的电磁兼容。对系统的总体性能起着关键性的作用，因而，研究滤波器具有十 分重要的意义。随着微电子工艺的发展，电子系统中的许多部件可以集成到单片上，唯有滤 波器和天线还要使用外接独立元件，滤波器的小型化、集成化和高性能研究显得十分迫切。 滤波器的主要技术参数如下a.带宽对于带阻滤波器，带宽的定义是阻带内对应于3dB衰减量的上边频和下 边频的频率差；b.插入损耗没有滤波器时从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，从噪 声源传输到负载的功率P2之比。其插入损耗表达式为/I = IOlg^-= -201^1
P!工程中一般S21表示插入损耗。近年来，在滤波器中采用一种新颖具有带隙特性和慢波特性的结构缺陷接地结 构，简称DGS结构。DGS结构滤波器因其结构简单，体积小巧，便于集成等优点，越来越引起 了人们的关注。相对于光子带隙结构，DGS结构仅由一个或几个缺陷单元构成，它的带隙中 心频率主要由该缺陷单元结构决定，DGS模型可以通过电磁场数值计算与简单的LC等效电 路建模交互分析，另外，DGS占用较小的电路面积，所以DGS可被广泛应用于谐振器、振荡 器、滤波器、耦合器、合成网络、天线等微波器件中，以实现常规技术无法得到的高性能。在现有技术中，与本发明技术方案最接近的技术，可以有以下两种其一，对称性DGS结构1.现阶段常规的DGS滤波器结构中多采用哑铃型，因为其形状简单、建模方便。哑 铃型DGS的蚀刻的栅格形状类似 铃，其结构图如1所示，现铃型DGS结构在接地板上的刻 蚀图形以微带线为中线两边对称，形状简单、建模方便，但其等效电容较小，谐振频率较高， Q值较低，如果实现谐振频率较低的滤波器其体积较大，而且只能实现单谐振点滤波器，因 而应用范围窄。2.本结构中常用的还有一种T型DGS，其结构图如2所示，T型结构是在哑铃型DGS 的基础上把中间狭缝的长度加长，T型结构可以在刻蚀尺寸a不变的基础上，即可调整谐振频率点。虽然与 铃型相比，其等效电容比 铃型大，实现谐振频率较低的滤波器其体积较 现铃型小，但它也只能实现单阻带滤波器，使应用范围依然很窄。其二，非对称型DGS结构这是一项新型的研究，非对称型DGS结构是利用DGS在某些频率点上的谐振特性， 可以抑制微波器件谐波，有效地提高微波功率器件的性能。采用非对称T型DGS结构如图 3所示，抑制S波段2. 45GHz微波器件二次和三次谐波输出，非对称T型DGS结构的谐波 抑制性能，所得以分贝数计量的表述受抑制大小的S参数，如图4所示。可以看到，非对称 DGS结构虽然克服了对称性结构的单一频率抑制性能，进而取得两个抑制点，对工作在S波 段2. 45GHz的微波功率器件的二次谐波、三次谐波进行有效抑制，但其抑制曲线频宽还比 较窄，所得S参数的波形形状还不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，由于抑制因电路的非线性特性形成的谐波，是微 波电路设计中的难题，对于现有的微波设计领域的缺陷接地结构，或是存在着抑制频点只 有一个单一点、或是在非对称DGS结构中，虽能获得对两个频点的抑制效果，但所获抑制曲 线频宽还很窄，抑制深度不够，S参数的波形形状还不够理想。为了克服这些不足，就需要 重新考虑一种抑制谐波的模式，本发明的目的是提供一种非对称DGS结构级联型滤波器， 以寻求更完善的谐波抑制效果。为了实现本发明的目的，所采用的技术方案如下，一种非对 称DGS结构级联型滤波器，包括在一块矩形介质板上刻蚀出对微带线非对称的T型缺陷接 地结构，作为单个单元的非对称T型DGS结构，其特征在于，将两个或三个单个单元的所述 非对称T型结构并列级联成滤波器使用。该级联组件可以对微波功率器件的高次谐波进行 更有效的抑制，所述的单个非对称T型DGS结构，也可以与对称T型DGS结构进行并列级联 成滤波器使用，以获取对微波功率器件的高次谐波进行有效的抑制。选择哪种方式，视当时 具体条件而定。本发明的有益效果是，相对于已有的哑铃型和T型DGS结构来说，非对称T型DGS 结构滤波器能对于特定频段的微波器件的二次谐波和三次谐波同时抑制，而且滤波器体积 并没有增大。对于多个对称与非对称结构的DSG可以进行级联，获得对微波器件的二次谐 波和三次谐波频带较宽的抑制作用，而且阻带更深。测试结果表明级联型非对称DGS结构 滤波器产生的带阻特性在抑制高次谐波，减少微波设备的电磁辐射和干扰方面，具有良好 的效果，而且减小了电路尺寸，最终可以有效地提高微波功率器件性能。
图1为已知的哑铃型DGS结构滤波器示意图；图2为T型DGS结构滤波器示意图；图3为本发明非对称T型DGS结构滤波器示意图；图4为非对称T型DGS结构滤波器实测的的S参数曲线；图5为两个非对称T型DGS结构滤波器级联示意图；图6为上述级联滤波器S参数曲线；图7为三个级联非对称DGS结构滤波器产品结构实物图8为对称T型和非对称T型DGS结构滤波器级联示意图。
具体实施例方式参照图1、图2，表示在已有技术中，对称的DGS结构滤波器的示意图，这些滤波器 所抑制的微波功率器件的高次谐波，只限于单个频点有抑制，运用范围太窄，图中1为矩形 介质板，边长为L，在其下侧为接地面板3，该接地面上刻蚀图形4，图面上a、b、d、s均为刻 蚀图形的几何尺寸，其上侧中部为50欧姆微带线2，该微带线宽度为W，图2为对称的T型 DGS结构滤波器，参照图3为非对称T型DGS结构示意图，图中的非对称特性体现在刻蚀部 分至微带线的距离为不等的，由11和12不等距离所标志，图中滤波器总体称为5。参考图 4，表示该非对称T型DGS结构滤波器所实测的S参数曲线，可以看到已不是只限于一个单 抑制频率，而是出现了在二次谐波处及三次谐波处均受到抑制的现象。参照图5，表示两个 非对称DGS结构滤波器级联的示意图，称其总组件为6。参照图6，表示上述两个级联滤波 器S参数曲线，可见频带已加宽的两个抑制点，而且阻带更深。参照图7，是三个级联非对称 DGS结构滤波器产品结构实物图，以一角硬币作参照物，可见产品体积是很小的。参照图8， 表示另一种级联结构，是将单个对称T型DGS结构与非对称T型DGS结构之间级联示意图， 令其总体结构为8。
权利要求
一种非对称DGS结构级联型滤波器，包括在一块矩形介质板上刻蚀出对微带线非对称的T型缺陷接地结构，作为单个单元的非对称T型DGS结构，其特征在于，将两个或三个单个单元的所述非对称T型DGS结构并列级联成滤波器使用。
2.根据权利要求1所述非对称DGS结构级联型滤波器，其特征在于，所述的单个非对称 T型DGS结构的级联，也可以与对称T型或 铃型DGS结构进行并列级联成滤波器使用。
全文摘要
一种非对称DGS结构级联型滤波器，属于微波元件领域，包括在一块矩形介质板上刻蚀出对微带线非对称的T型缺陷接地结构，作为单个单元的非对称T型DGS结构，将两个或三个单个单元的所述非对称T型DGS结构并列级联成滤波器使用。相对于已有的哑铃型和T型DGS结构来说，非对称T型DGS结构滤波器能对于微波器件在特定频段内的二次谐波和三次谐波同时有效地抑制，而且滤波器体积并没有增大很多。对于多个对称与非对称结构的DSG可以进行级联，级联后的产品可获得对微波器件的二次谐波和三次谐波频带较宽阻带更深的抑制作用。
文档编号H01P1/203GK101931114SQ20091009225
公开日2010年12月29日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者吕英华, 张金玲, 李莉, 杨金生, 郑占奇 申请人:北京邮电大学