缺陷接地結構(Defected Ground Structure，DGS)是微波領域新近發展的熱點之一，它由光子帶隙結構(PBG)發展而來。DGStongguozaijiedibanshangkeshiquexiantuan

，gaibianjiedibanshangpingbidianliudefenbu，congerjianjiegaibianchuanshuxiandedengxiaodianganhedengxiaodianrong，huodemanbotexinghejindaitexing。manbotexingkeyirangweibochuanshuxianjiegougengjiajincou，erjindaitexingkeyiyizhixiebozabodengwuyongxinhao。gaijishuxianyibeiyingyongyulvboqishejizhong，keshilvboqiyizhixiebodenengligengweituchu。

本文中提出了一種正六邊形的地麵缺陷結構作為DGS基本單元。設計的這個DGS單元結構，其單元等效電路可由RLCbinglianxiezhendanyuanbiaoshi，tongguogaibiandimianquexiandanyuandezhengliubianxingdemianjihexiacaodekuandu，keyihenrongyikongzhidengxiaodianganhedianrong。congertiaozhengqipinlvxiangyingtexing。benwentongguoduiliubianxingchicuncanshubianhuadeyanjiu，tichuleduiyingdeditonglvboqidedengxiaodianlu
，shejileyigejiyuwugezhengliubianxingDGS的濾波器
，在ADS中對等效電路的仿真結果與HFSS中的仿真結果很吻合。

正六邊形DGS低通濾波器

DGS及其等效電路

正六邊形DGS單元結構如圖1(a)所示。在微帶線的下方接地板上蝕刻出2個對稱的正六邊形並由一狹槽連接。本文采用介電常數為3.2，厚度為0.787mm的基板。其50Ω微帶線長度d為1.88 mm,微帶線兩旁蝕刻區域形成的等效電感L和中間的狹槽形成的等效電容C組成LC並聯的諧振電路的頻率響應在特定頻點上產生極點。其有耗等效電路是一個並聯諧振RLC電路。如圖1(b)所示，該RLC電路由一個等效並聯電容C
，一個並聯電感L 以及電阻R 構成。這些參數可以通過對該結構進行EM仿真及以下公式提取出來

DGS及其等效電路

式中ω0是諧振角頻率;ωc代表3 dB截止角頻率;Z0指傳輸線的特征阻抗，這裏Z0為50 Ω。

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對圖1(a)的六邊形DGS單元在HFSS中建模進行EM仿真，觀察其諧振頻率隨著六邊形的邊長的變化情況。其中
，蝕刻狹槽的長度為s=12 mm,寬度g= 0.2 mm保持不變，而六邊形的邊長從1.0 mm到2.5 mm變化，從仿真的結果可以看出，由於DGS圖形的中間狹槽長度寬度不變，等效電容基本不變，而其等效電感隨正六邊形的麵積增大而增加[5]。由可得3 dB截止頻率降低，LC諧振電路的諧振頻率也相應的從6.32 GHz降低為4.43 GHz
，如圖2所示。

低通濾波器設計

如上麵的分析可以看出
，正六邊形DGSjiegoukeyiyonglaishejiditonglvboqihuoyizhiqijishengdepangdai。danshigaijiegouyecunzaiyixiequexian
，ruzaigaopinfanweineimeiyouzugoudeyizhi，qiecunzaizhejiezhitexinghuanmandeqingkuang。yinci，zaidangeDGS單元上加上一個H形的並聯枝節來增加微帶線和正六邊形DGS單元之間的耦合電容。這樣不僅可以最大限度地減小LPF的尺寸，而且能夠提高LPF的阻帶特性。圖3(a)是帶H形並聯支節的DGS單元，(b)是其等效電路。

其中，l1 = 2.5 mm,w = 1 mm,a1 = 1.2 mm,d = 1.88 mm。在其它尺寸不變的情況下，並聯枝節的長度t1從4 mm到10 mm逐漸增加，由仿真結果可以看出
，隨著l的增加，等效電路的電容也隨之增加
，從而帶外的抑止也隨著提高。而在2.41 GHz的3 dB截止頻率並沒有平移，隻是衰減變得更深。並聯支節的長度t1為10 mm時相對於4 mm的帶外抑止提高了差不多10 dB

，如圖4所示。

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為了獲得性能良好的頻率響應特性，並提高其帶外抑止，必須增加正六邊形DGS單元的數目，在這裏設計的低通濾波器采用五個正六邊形DGS單元。其對稱結構如圖5(a)所示
，對應的等效電路如圖5(b)所示。

除了t3之外，其它的參數都通過對單個單元進行分析而得到。它們的尺寸分別為：w = 1 mm，g = 0.2 mm，a1 = 1.15 mm
，a2 = 1.05 mm，a3 = 0.95 mm

，s1 = 11 mm,s2 = 7.5 mm
，s3 = 4 mm，l1 = 2.5 mm，l2 = 7.5 mm，l3 = 12.5 mm
，m2 = 5.1 mm，m3 = 10.1 mm
，t1 = 11 mm,t2 = 7.5 mm。

圖6是采用五個DGS單元的低通濾波器隨著並聯支節長度t3的變化的仿真結果。由於並聯支節長度增加使得圖5(b)所示的等效電容CS3yesuizhezengjia。zheyangshidedaiwaiyizhiyesuizhizengjia，erqietongdaidaodaizudeshuaijianyebiandegengjiadouqiao。tongshiwomenyezhuyidao，qidaineitexingrucharusunhaohehuibosunhaoquedouyousuozengjia。yincizaishejideguochengzhizhongbixujiangutongdaihezudaizheliangfangmiandetexing。

通過EM仿真和等效電路的仿真可以得到優化後的低通濾波器特性
，當t3= 3 mm時，其仿真結果如圖7所示。

對應的其等效網絡的參數為：C1 = 0.627 pF，C2 = 0.109 pF
，C3 = 0.067 pF，L1 = 1.25 nH，L2 = 1.608 nH，L3 = 0.515 nH,R1 = 8.87 kΩ，R2 = 2.39 kΩ，R3 = 1.15 kΩ
，CS1 = 1.238 pF
，CS2 = 0.927 pF
，CS3 = 0.303 pF，LS1 = 1.01 nH，LS2 = 0.802 nH，LS3 = 1.128 nH。

為了驗證這個等效電路的正確性，通過ADS對其等效電路進行了仿真。從仿真結果比較可以看出，兩者吻合較好。對於低通濾波器的頻率特性，對應的3 dB截止頻率為4.42 GHz,在通帶範圍內其S11低於-21 dB.而在阻帶，從5.5 GHz到10 GHz這個很寬的頻帶範圍內可以得到低於-40 dB的帶外抑止。使用H形並聯枝節的DGS結構與普通的DGS結構相比在阻帶內能獲得更高的衰減和諧波抑止，同時實現陡峭的下降特性。

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