基地SIR與DGS技術(shù)的微帶濾波器的研究.pdf

1、近些年來，由于移動(dòng)通訊技術(shù)為了滿足市場的需求而得到了飛速發(fā)展，這不僅增大了對微波/射頻濾波器的需求量，更對濾波器的性能提出了更高的要求，這些要求包括：高效的濾波特性、尺寸的小型化、重量的輕型化和制作的低成本。
　　 本文主要針對當(dāng)今無線通信電路中的微帶濾波器小型化、高性能濾波特性技術(shù)的研究，首先從傳統(tǒng)的微帶線濾波器設(shè)計(jì)出發(fā)，通過分析說明構(gòu)成濾波器的傳統(tǒng)均勻阻抗諧振器(UniformImpedanceResonator，UIR)的

2、設(shè)計(jì)尺寸較大和傳輸電特性存在雜散頻率響應(yīng)的缺點(diǎn)，引入具有更小尺寸和能移開雜散諧振頻率的階躍阻抗諧振器(SteppedImpedanceResonator，SIR)。并對不同的SIR作了詳細(xì)的分析和比較，同時(shí)說明為了進(jìn)一步減小SIR微帶濾波器的尺寸，實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化，需將半波長的SIR諧振器進(jìn)行折疊產(chǎn)生內(nèi)部耦合效果，這同時(shí)提高諧振器的可靠性和降低制作成本，文中提出了一種改進(jìn)型發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR，此諧振器具有低通濾波的特性，并給出其對應(yīng)的

3、等效電路圖。通過分析仿真出的傳輸特性圖發(fā)現(xiàn)：這種發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR的優(yōu)點(diǎn)是具有高的衰減陡度，缺點(diǎn)是阻帶寬度不夠。為克服發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR電學(xué)特性的不足，引入缺陷地結(jié)構(gòu)(DefectedGroundStructure,DGS)。
　　 本文另一部分詳細(xì)介紹了能夠?qū)崿F(xiàn)濾波器小型化和高性能濾波特性的另一種有效的構(gòu)造法：缺陷接地結(jié)構(gòu)(DGS)，它是利用在微帶線接地面上刻上一些周期性或非周期的缺失達(dá)到改變電磁波在微帶線上傳播特性的一種結(jié)構(gòu)

4、。文中對當(dāng)前主流的一些具有代表性的DGS進(jìn)行較為深入的研究，探討現(xiàn)存DGS等效電路的實(shí)用性，重點(diǎn)分析和研究了經(jīng)典啞鈴形DGS和U形DGS的性能。本論文主要展開以下工作：
　　 (1)提出了一種對稱發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR的新型結(jié)構(gòu)，并推導(dǎo)了其集總參數(shù)等效電路。這種諧振器結(jié)構(gòu)簡單、容易制作，構(gòu)成濾波器時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊、高衰減邊沿陡度的優(yōu)點(diǎn)，其傳輸特性等效三支路橢圓函數(shù)低通濾波器。其缺點(diǎn)是阻帶寬度窄，雖然能通過改變微帶線的結(jié)構(gòu)尺寸能適當(dāng)擴(kuò)大

5、阻帶的寬度，但卻犧牲原來高邊沿衰減陡度的特性。
　　 (2)介紹雙等邊U形DGS，這種結(jié)構(gòu)具有雙有限衰減極點(diǎn)的特性，并通過合理調(diào)節(jié)內(nèi)部和外部的U形空缺的邊長控制兩衰減極點(diǎn)的位置，用這種結(jié)構(gòu)單元周期性排列起來制作可控衰減頻率極點(diǎn)位置的低通濾波器，從而盡可能的抑制寄生諧振頻率達(dá)到擴(kuò)展低通濾波器阻帶寬度的目的。通過微波仿真軟件HFSS仿真模擬了通帶為0～2.5GHz，通帶衰減低于1.5dB，阻帶衰減低于20dB的頻率可達(dá)到11.21G

6、H。整個(gè)濾波器尺寸80mm×22mm(長度×寬度)。
　　 (3)在對稱發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR的基礎(chǔ)之上，引入傳統(tǒng)啞鈴型DGS設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊的低通濾波器。在此濾波器設(shè)計(jì)中，成功地應(yīng)用了DGS的帶阻特性和發(fā)卡內(nèi)部耦合SIR結(jié)構(gòu)的高邊緣衰減陡度特性，得到了結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良的低通濾波器。通過微波仿真軟件ADS和HFSS仿真模擬并實(shí)際制作了通帶為0～2GHz，通帶衰減小于0.5dB，在2.42GHz處就能達(dá)到20dB的衰減，衰減低于20d