基于分形特征的DGS微带线传输特性分析

缺陷地结构(defected ground structure,DGS)微带线的电磁散射特性取决于缺陷图形的几何特征和导波媒质等因素,因此缺陷图形设计是DGS微波电路设计的关键因素之一.提出一种新颖的DGS微带线.通过有限元法对不同Hilbert曲线宽度和长度的DGS结构微带线进行计算,计算结果表明,该结构在0～9 GHz频段内表现出2.43 GHz和7.11 GHz这2个谐振频率,对应频率的通带反射损耗低于-15 dB,并且阻带特性在谐振频率处比传统DGS微带线有更高的Q值.当Hilbert曲线宽度固定为0.2 mm时,其谐振频率和对应频点的Q值均与曲线长度成反比,最大达123.75;当Hilbert曲线长度固定为1.0 mm时,其谐振频率与曲线宽度成正比,而对应频点的Q值与曲线长度成反比,最大达146.     

采用DGS微带线的10dB90° branch-line耦合器设计

本文介绍了一种工作频率在1.8GHz,采用DGS微带线实现的10dB90° branchline功率耦合器。DGS是缺陷地结构的简称,由在微带线下的地线层蚀刻周期结构构成。由于DGS使微带线的有效介电常数增加,相同宽度下DGS微带线具有更高的特征阻抗。以RT/Duroid 5880基板材料为例(介电常数2.2,厚度31mils),使用DGS结构微带线实现150Ω特征阻抗需要1mm线宽,而传统微带线以同样的线宽只能实现82Ω特征阻抗。我们采用150Ω的DGS微带线构成10dB功率耦合器,测量结果与仿真预测有很好的吻合。     

一种基于DGS的分形微带天线的设计

将地面缺陷结构(DGS)引入微带天线的设计中,原本分形微带天线在5~20 GHz频带范围内有4个谐振频率点.由于DGS缺陷结构可以有效抑制天线的高次模,该新型结构在5~20 GHz频带范围内得到了两个谐振频率点,并使得天线的增益在引入DGS结构后提高了大约2 dB.     

半哑铃型缺陷地结构带阻滤波器

提出了一种半哑铃型缺陷地结构的带阻滤波器。在传统哑铃型缺陷地结构的基础上,设计了半哑铃型缺陷地结构单元,实现了带阻特性。相较于传统的哑铃型DGS结构,半哑铃型DGS结构的阻带衰减更陡峭,阻带宽度更理想。文中分析了半哑铃型DGS结构单元的特性,得到最佳性能的仿真模型。对两个半哑铃型DGS单元级联构成的带阻滤波器进行仿真,结果表明,滤波器的带内最大阻带深度达到45 d B,-10 d B的阻带宽度达11.5 GHz(10.1 GHz21.6 GHz)。     

新型缺陷接地结构带通滤波器研究

在传统缺陷接地结构(DGS)哑铃型微带线的基础上,提出了一种新型DGS,即将哑铃型DGS中的长方形缝隙变为蛇形缝隙.借助于Designer软件,得到哑铃型DGS与新型DGS的仿真结果.在相同缺陷面积条件下,新型结构可获得更低的衰减频率,而在衰减频率相同时,所占用缺陷面积也更少,衰减频率降低约3 GHz,缺陷面积减少为原来的30%左右,减小了对级联电路的辐射影响,提高了系统的电磁兼容性.分析了结构参数变化对阻带特性的影响,并将新型DGS应用于紧凑结构带通滤波器(BPF)的设计.仿真结果验证了新型DGS带通滤波器的有效性和可行性.     

2种缺陷接地结构的模型分析

缺陷接地结构(DGS)在微带线等传输线接地平面上蚀刻周期性或非周期性图形,从而使传输线在特定频率点上形成频率截止特性;文章分别对具有代表性的哑铃型DGS结构和螺旋线型DGS结构进行详尽的模型分析,分析和总结了各个因素的变化对DGs频率特性和等效模型的影响,并进行投版测试,测试结果与分析结果近似一致.     

一种新颖的缺陷接地结构带通滤波器

提出一种新颖的三角形缺陷接地结构(DGS)微带线单元,分析了该结构的阻带特性,建立了该结构单元的等效模型,提取了电路参数。最后将该DGS结构应用于紧凑结构带通滤波器的设计,HFSS仿真结果表明:在3～7GHz的频率范围内,这种新颖的DGS结构的BPF比传统BPF的阻带更宽,验证了所提结构的有效性和可行性。     

应用DGS设计低通滤波器

地面缺陷结构(DGS)是通过在微带线的接地面上蚀刻出缺陷图形而形成的微波结构,它具有带阻效应和慢波特性,从而能有效抑制高次谐波,进而改善滤波器的特性,提高接收机的灵敏度.在分析DGS等效电路及其频率特性的基础上,通过比较仿真加载微带线DGS前后的低通滤波器性能的变化,验证DGS优良的阻带效应.HFSS仿真结果证明,该滤波器在满足带内插损要求的前提下,能够将二次谐波抑制在70 dB以上,故而该结构具有广泛的应用前景.最后将所设计的滤波器进行实物加工,测试曲线与仿真结果吻合良好.     

新型螺旋形缺陷地结构在低通滤波器中的应用

为使缺陷地结构(DGS)实现结构紧凑、阻带可控,提出了一种新型紧凑型螺旋形DGS。研究了该螺旋型DGS模式下的缝隙影响,对其参数进行了分析与优化。在不改变DGS总体尺寸的情况下,可以通过缝隙位置改变阻带频率。在该螺旋形DGS中的多个位置引入缝隙以实现多频点抑制来增加滤波器的阻带宽度,将两个带有多缝隙的螺旋型DGS单元级联并将其应用于低通滤波器设计。该滤波器的仿真分析及测量结果一致,在0~1.8 GHz通带内插入损耗小于1 dB且在2.0~3.8 GHz阻带内抑制超过20 dB。     

基于矩形开口谐振环的低频天线阻抗变换器

设计了一种低频波段使用的新型阻抗变换器，该阻抗变换器在0.1~3 GHz频率范围内实现由输入150 Ω到输出50 Ω的阻抗匹配。矩形开口环结构具有良好的谐振特性，通过在阻抗变换器底部开矩形开口环的方法实现单一频点的陷波特性。新型阻抗变换器其原理是基于巴伦阻抗变换器的阻抗转换特性和矩形开口环结构的谐振特性,仿真结果显示新型阻抗变换器在1.1 GHz频点与2.2 GHz频点的S12参数均在-15 dBi以下，S11参数均在-0.5 dBi以上。经过仿真验证，随着矩形开口环结构长度与位置的变化，可以实现陷波频点在0.1~3 GHz频率范围内自主调控。文中采用HFSS软件进行仿真优化，绘出S参数图，实物测试结果验证了设计结构的有效性。陷波阻抗变换器作为天线匹配终端，在射频信号采集、超宽带天线及阵列阻抗匹配等领域有很好的军事应用前景。     

一种曲折型缺陷地结构超宽带滤波器的设计

针对超宽带滤波器插损较大、阻带较窄的问题,提出一种曲折型缺陷地结构小型超宽带滤波器的设计方法.首先,在金属地面上开曲折型缝隙,得到曲折型缺陷地结构;然后,依据曲折型缺陷地平行耦合线和传输线的结构特点,分别构造它们的等效电路模型,再结合HFSS仿真来验证电路模型的正确性,推导出结构尺寸与等效电路元件参数之间的对应关系,得出曲折型缺陷地平行耦合线具有超宽带特性和曲折型缺陷地传输线具有低通高选择性的结论.结合这两种结构的优点设计了一种结构简单、具有宽阻带的超宽带滤波器.测试结果表明,与传统缺陷地结构和复合左右手传输线(CRLH)结构的超宽带滤波器相比,该滤波器具有插损小的特点,其带内最大插损仅为0.88 dB,阻带抑制在11.75～20 GHz范围内均小于-30 dB.     

基于交指型缺陷接地结构的共面波导

提出了一种在缺陷接地结构（DGS）中用交指电容代替缝隙电容的方法．将交指电容用于DGS共面波导,与缝隙电容DGS相比,交指电容DGS更能使电容的耦合加强,它增加了电容值,使得电路尺寸之间的倍数关系减小,有利于电路的设计和制作,滤波深度和滤波的陡峭程度显著增大,有效改善了DGS共面波导的特性．同时,将该结构用于共面波导贴片天线的设计中,得到了基于交指型DGS的超宽带共面波导天线,与没有DGS的共面波导天线相比,新型天线的带宽增加了600MHz,其相对带宽由84％提高到103％,达到5个倍频程．     

FDTD全波分析缺陷地结构微带线的高效算法实现

缺陷地结构（defected ground structure, DGS）具有慢波、高阻抗等特性,是近年来微波电路设计领域的一个研究热点,在运用传统时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法分析DGS时,因Courant稳定性条件其计算效率受限。提出将一种弱条件稳定的混合隐显式FDTD(hybrid implicit-explicit FDTD, HIE-FDTD)方法经变换应用于分析具有缺陷地结构的微带平面电路,同时用传统FDTD方法的仿真结果与该方法的结果做比较。数值结果表明,该HIE-FDTD方法显著节省了计算时间,是一种高效可行的算法。另外还提出了适用于该方法的吸收边界条件的具体实现方案。     

岔线型缺陷地结构超宽阻带低通滤波器的设计

提出了一种通过在微带结构的接地金属板上蚀刻缝隙构成的岔线型缺陷地结构(岔线型DGS).利用岔线型缺陷地结构的阻带特性,设计了一个基于岔线型DGS的超宽阻带低通滤波器,其由两个岔线型缺陷地单元和微带高低阻抗传输线组合而成,实现了岔线型DGS低通滤波器的小型化和宽阻带.仿真结果表明,该滤波器3dB截止频率为2.87GHz,通带内S11均低于-20dB,阻带在-20dB以下的频段为3.5～20.3GHz,有效抑制了二次、三次或更高次的谐波响应.相比传统DGS低通滤波器的阻带拓宽了28%,当衰减极点相同时,占用面积减少了74%.实测结果与仿真结果相比具有很好的一致性.     

一种新型缺陷地结构及其在低通滤波器中的应用

提出一种新型的缺陷地结构,并研究了它的各个缺陷参数对其特性的影响,然后用该结构设计了一个低通滤波器.实验结果表明,用这种结构实现的低通滤波器具有极宽的阻带,其20 dB的阻带宽度约为截止频率的3.7倍,因此有效地抑制了滤波器的高次谐波响应.另外,通过用缺陷地结构实现高阻抗电感,有效地改善了滤波器的高功率处理能力.     

X波段Vivaldi天线阵列互耦研究

利用有源方向图法对X波段Vivaldi天线阵列互耦问题进行了分析,提出了加载DGS结构的Vivaldi天线阵的去耦方法,分析了互耦对阵列天线方向图增益、波束宽度、副瓣电平等特性的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地减小Vivaldi天线阵列的耦合,对天线阵列设计有一定的实用价值.