一種用DGS結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙帶隙的設(shè)計

1 引言

DGS (Defected Ground Structure)結(jié)構(gòu)是從光子晶體(Photonic Band Gap)發(fā)展而來的，它是通過在接地板上蝕刻缺陷結(jié)構(gòu)和縫隙來實現(xiàn)的。所蝕刻的缺陷結(jié)構(gòu)影響了接地板上的電流分布，這種改變可以分別增加傳輸線的有效電容和電感。因此，可以將所提出的DGS結(jié)構(gòu)等效為LC電路。

本文研究了諧振頻率隨DGS單元結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化關(guān)系。從而可以通過改變該單元結(jié)構(gòu)的物理尺寸很方便的控制其等效電感和電容，從而控制其諧振頻率。采用三維場分析的方法得出所介紹的PBG結(jié)構(gòu)單元的等效電路并提取了其等效電路參數(shù)，通過電磁仿真和電路仿真兩者吻合良好，另外通過將該DGS單元級聯(lián)有效的改善了帶隙特性并設(shè)計了一種實現(xiàn)雙帶隙的結(jié)構(gòu)。

2 DGS結(jié)構(gòu)單元研究

一維光子帶隙結(jié)構(gòu)單元是利用PCB制版工藝直接蝕刻在微帶電路的接地金屬板上的，制作簡單，實現(xiàn)方便。圖1是DGS單元的結(jié)構(gòu)示意圖，DGS單元位于導(dǎo)帶正下方。DGS單元的特性主要由方形邊長a,間隙寬度g,間隙長度b決定。設(shè)計中所選用的介質(zhì)的相對介電常數(shù)er,介質(zhì)厚度h=1.5748mm ,導(dǎo)帶寬度w=1.46mm對應(yīng)于特性阻抗為50om的微帶線。圖2是a=2.5mm，g=0.2mm，b=1.46mm時對DGS單元進行電磁仿真的S參數(shù)結(jié)果。

圖1 DGS單元結(jié)構(gòu)

由圖可見在7.12GHz處有一個衰減極點，它對應(yīng)于DGS單元所等效LC電路的諧振頻率。由于DGS具有諧振特性，所以可以把本文的DGS等效為電感L電容C并聯(lián)諧振。下面討論了決定DGS單元結(jié)構(gòu)的a,g 和b三個參數(shù)的變化對S參數(shù)的影響。圖3(a)，(b)，(c)分別給出了諧振頻率隨a,g 和b三個參數(shù)的變化關(guān)系。

圖2 DGS單元S參數(shù)仿真結(jié)果

圖3（a） 諧振頻率隨a的變化