緊湊正六邊形DGS低通濾波器設(shè)計(jì)

　　除了t3之外，其它的參數(shù)都通過對單個單元進(jìn)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并聯(lián)支節(jié)長度t3的變化的仿真結(jié)果。由于并聯(lián)支節(jié)長度增加使得圖5(b)所示的等效電容CS3也隨著增加。這樣使得帶外抑止也隨之增加，而且通帶到帶阻的衰減也變得更加陡峭。同時我們也注意到，其帶內(nèi)特性如插入損耗和回波損耗卻都有所增加。因此在設(shè)計(jì)的過程之中必須兼顧通帶和阻帶這兩方面的特性。

　　圖6 LPF頻率響應(yīng)隨t3從2mm到6mm變化的仿真結(jié)果的比較

　　通過EM仿真和等效電路的仿真可以得到優(yōu)化后的低通濾波器特性，當(dāng)t3= 3 mm時，其仿真結(jié)果如圖7所示。

　　圖7 LPF的電磁仿真與等效電路仿真結(jié)果比較

　　對應(yīng)的其等效網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)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(yàn)證這個等效電路的正確性，通過ADS對其等效電路進(jìn)行了仿真。從仿真結(jié)果比較可以看出，兩者吻合較好。對于低通濾波器的頻率特性，對應(yīng)的3 dB截止頻率為4.42 GHz，在通帶范圍內(nèi)其S11低于-21 dB。而在阻帶，從5.5 GHz到10 GHz這個很寬的頻帶范圍內(nèi)可以得到低于-40 dB的帶外抑止。使用H形并聯(lián)枝節(jié)的DGS結(jié)構(gòu)與普通的DGS結(jié)構(gòu)相比在阻帶內(nèi)能獲得更高的衰減和諧波抑止，同時實(shí)現(xiàn)陡峭的下降特性。

　　3 結(jié)論

　　文章提出了一種基于正六邊形的DGS單元的低通濾波器，并且通過加入H形的并聯(lián)枝節(jié)來增加它的等效電容從而提高它的帶外抑止。提出了該DGS低通濾波器的等效電路模型。通過對DGS單元的尺寸參數(shù)分析得到該低通濾波器的等效電路元件值。設(shè)計(jì)了一個基于五個正六邊形DGS單元的低通濾波器。在HFSS中對其建模仿真的結(jié)果跟在ADS中對其等效電路進(jìn)行仿真的結(jié)果進(jìn)行比較基本一致。截止頻率響應(yīng)非常的陡峭，能夠獲得低于-21 dB的S11，3 dB的截止頻率為4.42 GHz。且在5.5 GHz到10 GHz的寬頻帶范圍內(nèi)得到低于-40 dB的阻帶抑止。