基于DGS微帶低通濾波器的改進設(shè)計

摘要 按照傳統(tǒng)方法設(shè)計了一個截止頻率為3 GHz，通帶波紋不大于0．5 dB。利用缺陷地單元(DGS)的帶阻特性對傳統(tǒng)設(shè)計方法進行了改進，改進后的濾波器完全滿足設(shè)計要求，并使濾波器尺寸大幅減小。
關(guān)鍵詞 低通濾波器；DGS單元；微帶線

濾波器是通信系統(tǒng)中重要器件之一，在信號收發(fā)裝置中可濾除寄生干擾，實現(xiàn)信道選擇，可選擇性地讓具有某些頻率的信號通過，抑制不需要的率信號，保證通信的準確無干擾，對通信系統(tǒng)的整體性能起著重要作用。目前移動通信和無線通信系統(tǒng)都趨向設(shè)備小型化、低能耗、低成本方向發(fā)展。隨著微電子工藝的發(fā)展，通信系統(tǒng)中許多部件可以集成在一起，惟有濾波器和天線要使用外接獨立元件，濾波器的小型化和集成化顯得尤為迫切。
文中通過分析半圓形缺陷地單元的帶阻特性，提出了一種新的改進方案，用兩個半圓形缺陷地單元代替濾波電路中的電感，使濾波電路中節(jié)省了兩個單位單元，使濾波器電路結(jié)構(gòu)緊湊。與傳統(tǒng)方法相比，在保證性能的情況下，外形尺寸減小了40％，更能適應(yīng)微波器件小型化的趨勢。

1 低通濾波器的設(shè)計
微帶線重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于集成，廣泛應(yīng)用于各種通信電路中。文中使用微帶線設(shè)計了一個截至頻率為3 GHz的低通濾波器，通帶內(nèi)波紋為0．5 dB，帶外6 GHz處的衰減≥20 dB。
文中選用5階0．5 dB等波紋的契比雪夫濾波電路，采用的首個元件為并聯(lián)電容濾波電路。通過查契比雪夫濾波器電路的參數(shù)表可以確定g1=1．703 8，g2=1．229 6，g3=2．504 8，g4=1．229 6，g5=1．703 8。用并聯(lián)終端開路、長度為λ0／8的傳輸線替代電容；用終端短路、長度為λ0／8的微帶線代替電感；采用歸一化頻率，通過式

可得傳輸線的阻抗分別為Z1=Z5=0．586 2 Ω，Z2=Z4=1．229 6 Ω，Z1=0．393 6 Ω。采用Kuroda規(guī)則進行電路變換，將串聯(lián)的兩段終端短路的傳輸線變換為終端開路的傳輸線，再插入單位單元將傳輸線兩兩分開。最后從歸一化變換為50 Ω，即把電路的阻抗擴大50倍。把微帶線的介質(zhì)厚度設(shè)定為1 mm，介電常數(shù)設(shè)為2．7，根據(jù)微帶線的特性阻抗計算公式可以算出各個終端開路的傳輸線寬度和3 GHz頻率的λ0／8的
長度l，計算結(jié)果如表1所示，濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。