蛇型DGS微带线频率特性的分析及应用研究

摘要

DGS(Defected Ground Structure,缺陷接地结构)是将周期或非周期的形状蚀刻到微带线的金属接地板上，而形成的一种新型结构。电路衬底材料的有效介电常数随接地板蚀刻形状的改变而改变，即改变了微带传输线的分布电容和分布电感，从而使加载 DGS结构的微带线具有低通带阻特性、高特性阻抗、慢波特性等优点。在微波毫米波电路中广泛的应用DGS结构来改善电路的性能，从而使其成为微波电路设计过程中的重点与难点。
　　本文对DGS结构的发展及研究现状进行系统的归纳整理。并通过对经典哑铃型和螺旋型DGS结构频率特性及LC等效电路模型的分析推导，提出了将哑铃型DGS结构中的长方形缝隙变为蛇形缝隙的蛇型DGS结构。针对横向变形的蛇型DGS结构的频率特性建立了新的LC等效电路模型并进行参数的推导，运用控制变量法分析参数变化对蛇型DGS结构频率特性及LC等效电路参数的影响。改善文献中已有的DGS微带滤波器设计方法，并将横向变形的蛇型 DGS结构及其等效电路应用于低通滤波器的设计，分别在HFSS和MATLAB环境下对设计的滤波器及其等效电路进行电磁仿真和电路仿真，对比分析仿真结果可知电路仿真曲线与电磁仿真曲线具有很好的一致性。结果表明该结构可在不增加缺陷面积的情况下得到更低的衰减频率和更多的谐振频率点，并且在选取的滤波器阶数相同的情况下减少了DGS结构的个数。基于DGS结构的各种优越性，最后将DGS结构加载到双频微带贴片天线中用来改善收发信号间相互干扰以及易激励起高次谐波的缺点，由仿真和测试结果可知，基于DGS结构的双频微带贴片天线不仅能成功地抑制高次谐波，而且端口的隔离度也得到明显地提高，满足设计要求。基于对蛇型DGS微带线频率特性的分析及应用研究为研究和设计性能高、尺寸小、功耗低的DGS微波集成电路，提供理论基础和设计参考。

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1 绪论

1.1 论文的选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 DGS结构频率特性的分析

2.1 DGS结构的概述

2.2 哑铃型DGS结构频率特性分析

2.2.1 哑铃型DGS结构模型分析

2.2.2 哑铃型DGS结构等效电路的提取

2.2.3 哑铃型DGS各参数对频率特性的影响

2.3 螺旋型DGS结构频率的分析

2.3.1 螺旋型DGS结构模型分析

2.3.2 螺旋型DGS等效电路的提取的提取

2.3.3 螺旋型DGS各参数对频率特性的影响

2.4 蛇型DGS结构频率的分析

2.4.1 纵向变形的蛇型DGS结构频率特性的分析

2.4.2 横向变形的蛇型DGS结构频率特性的分析

3 DGS微带滤波器的设计

3.1 微带滤波器的综述

3.2 微带低通滤波器的设计

3.3 DGS结构低通滤波器的设计

3.3.1 运用横向变形的蛇型DGS结构LPF的设计

3.3.2 提出蛇型DGS结构微带滤波器的意义

4 基于缺陷接地结构的双频微带天线

4.1 普通微带天线设计步骤

4.2 基于缺陷接地结构的微带贴片天线

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间研究成果