基于DGS微帶低通濾波器的改進(jìn)設(shè)計(jì)

摘要 按照傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)了一個(gè)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(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的濾波器完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(xiàn)

濾波器是通信系統(tǒng)中重要器件之一，在信號(hào)收發(fā)裝置中可濾除寄生干擾，實(shí)現(xiàn)信道選擇，可選擇性地讓具有某些頻率的信號(hào)通過(guò)，抑制不需要的率信號(hào)，保證通信的準(zhǔn)確無(wú)干擾，對(duì)通信系統(tǒng)的整體性能起著重要作用。目前移動(dòng)通信和無(wú)線(xiàn)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(xiàn)要使用外接獨(dú)立元件，濾波器的小型化和集成化顯得尤為迫切。
文中通過(guò)分析半圓形缺陷地單元的帶阻特性，提出了一種新的改進(jìn)方案，用兩個(gè)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(gè)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(shì)。

1 低通濾波器的設(shè)計(jì)
微帶線(xiàn)重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xiàn)設(shè)計(jì)了一個(gè)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?yàn)V波電路，采用的首個(gè)元件為并聯(lián)電容濾波電路。通過(guò)查契比雪夫?yàn)V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(kāi)路、長(zhǎng)度為λ0／8的傳輸線(xiàn)替代電容；用終端短路、長(zhǎng)度為λ0／8的微帶線(xiàn)代替電感；采用歸一化頻率，通過(guò)式

可得傳輸線(xiàn)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(jìn)行電路變換，將串聯(lián)的兩段終端短路的傳輸線(xiàn)變換為終端開(kāi)路的傳輸線(xiàn)，再插入單位單元將傳輸線(xiàn)兩兩分開(kāi)。最后從歸一化變換為50 Ω，即把電路的阻抗擴(kuò)大50倍。把微帶線(xiàn)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(xiàn)的特性阻抗計(jì)算公式可以算出各個(gè)終端開(kāi)路的傳輸線(xiàn)寬度和3 GHz頻率的λ0／8的
長(zhǎng)度l，計(jì)算結(jié)果如表1所示，濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。