基于微帶和DGS耦合的諧振器及帶通濾波器設(shè)計(jì)

摘要：提出了一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的新型左手傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)由微帶線(xiàn)與共面波導(dǎo)通過(guò)上下耦合構(gòu)成，其中共面波導(dǎo)由缺陷地(DGS)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，串聯(lián)電容通過(guò)介質(zhì)基板上表面的微帶線(xiàn)與共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶耦合而成，并聯(lián)電感則由共面波導(dǎo)與地之間的短截線(xiàn)得到。
關(guān)鍵詞：左手結(jié)構(gòu)；缺陷地；諧振器；帶通濾波器

0 引言
隨著微帶線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，各種微帶線(xiàn)諧振器在微帶電路中發(fā)揮著重要作用，傳統(tǒng)的半波長(zhǎng)諧振器由于其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而被廣泛使用，但其色散曲線(xiàn)是線(xiàn)性的，尺寸會(huì)受到諧振頻率的限制(只能為λ／2)，為此，本文提出了一種基于微帶線(xiàn)和DGS相互耦合的左手傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的色散曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，其諧振器的尺寸可以達(dá)到λ／ll，比傳統(tǒng)諧振器尺寸有很大減小。

1 諧振器設(shè)計(jì)
微帶線(xiàn)諧振器的諧振頻率取決于其相位φ(f)。對(duì)于傳統(tǒng)微帶線(xiàn)諧振器，當(dāng)φ(f)=β(f)d=nπ，n=l，2，3……，時(shí)，通常會(huì)發(fā)生諧振，其中β(f)為傳輸線(xiàn)的傳播常數(shù)，d為傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度，此時(shí)，傳統(tǒng)諧振器的色散曲線(xiàn)是線(xiàn)性的，其諧振頻率只能是f0或f0的整數(shù)倍。而左手結(jié)構(gòu)的相位φ(f)=β(f)d=nπ，n=0，±1，±2……，的色散曲線(xiàn)如圖1所示，它是非線(xiàn)性的，其諧振頻率不受諧振器長(zhǎng)度的限制。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中元件的參數(shù)，可以調(diào)節(jié)其諧振頻率，而且fn也可以為任意頻率。

有

若d為一單元諧振器的長(zhǎng)度，N為級(jí)連的單元數(shù)，為串聯(lián)諧振頻率，為并聯(lián)諧振頻率，那么，當(dāng)時(shí)，一般沒(méi)有禁帶，即為f0。實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的方法主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是通過(guò)叉指結(jié)構(gòu)結(jié)合過(guò)孔的方法，此方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際制作要求較高；另一類(lèi)是利用CPW共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該方法制作簡(jiǎn)單，串聯(lián)電容和并聯(lián)電感都易于實(shí)現(xiàn)。但尺寸較大，且難于集成。本文結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)給出了一種新的傳輸線(xiàn)單元結(jié)構(gòu)模型，圖2所示為新傳輸線(xiàn)單元的結(jié)構(gòu)圖。

圖2中的灰色為下層地，黑色為上層微帶線(xiàn)，白色為地上刻去的空隙，上下層之間為介質(zhì)。