一種用DGS結構實(shí)現雙帶隙的設計

1 引言

DGS (Defected Ground Structure)結構是從光子晶體(Photonic Band Gap)發(fā)展而來(lái)的，它是通過(guò)在接地板上蝕刻缺陷結構和縫隙來(lái)實(shí)現的。所蝕刻的缺陷結構影響了接地板上的電流分布，這種改變可以分別增加傳輸線(xiàn)的有效電容和電感。因此，可以將所提出的DGS結構等效為L(cháng)C電路。

本文研究了諧振頻率隨DGS單元結構參數的變化關(guān)系。從而可以通過(guò)改變該單元結構的物理尺寸很方便的控制其等效電感和電容，從而控制其諧振頻率。采用三維場(chǎng)分析的方法得出所介紹的PBG結構單元的等效電路并提取了其等效電路參數，通過(guò)電磁仿真和電路仿真兩者吻合良好，另外通過(guò)將該DGS單元級聯(lián)有效的改善了帶隙特性并設計了一種實(shí)現雙帶隙的結構。

2 DGS結構單元研究

一維光子帶隙結構單元是利用PCB制版工藝直接蝕刻在微帶電路的接地金屬板上的，制作簡(jiǎn)單，實(shí)現方便。圖1是DGS單元的結構示意圖，DGS單元位于導帶正下方。DGS單元的特性主要由方形邊長(cháng)a,間隙寬度g,間隙長(cháng)度b決定。設計中所選用的介質(zhì)的相對介電常數er,介質(zhì)厚度h=1.5748mm ,導帶寬度w=1.46mm對應于特性阻抗為50om的微帶線(xiàn)。圖2是a=2.5mm，g=0.2mm，b=1.46mm時(shí)對DGS單元進(jìn)行電磁仿真的S參數結果。

圖1 DGS單元結構

由圖可見(jiàn)在7.12GHz處有一個(gè)衰減極點(diǎn)，它對應于DGS單元所等效LC電路的諧振頻率。由于DGS具有諧振特性，所以可以把本文的DGS等效為電感L電容C并聯(lián)諧振。下面討論了決定DGS單元結構的a,g 和b三個(gè)參數的變化對S參數的影響。圖3(a)，(b)，(c)分別給出了諧振頻率隨a,g 和b三個(gè)參數的變化關(guān)系。

圖2 DGS單元S參數仿真結果

圖3（a） 諧振頻率隨a的變化