一种用DGS结构实现双带隙的设计

1 引言

DGS (Defected Ground Structure)结构是从光子晶体(Photonic Band Gap)发展而来的，它是通过在接地板上蚀刻缺陷结构和缝隙来实现的。所蚀刻的缺陷结构影响了接地板上的电流分布，这种改变可以分别增加传输线的有效电容和电感。因此，可以将所提出的DGS结构等效为LC电路。

本文研究了谐振频率随DGS单元结构参数的变化关系。从而可以通过改变该单元结构的物理尺寸很方便的控制其等效电感和电容，从而控制其谐振频率。采用三维场分析的方法得出所介绍的PBG结构单元的等效电路并提取了其等效电路参数，通过电磁仿真和电路仿真两者吻合良好，另外通过将该DGS单元级联有效的改善了带隙特性并设计了一种实现双带隙的结构。

2DGS结构单元研究

一维光子带隙结构单元是利用PCB制版工艺直接蚀刻在微带电路的接地金属板上的，制作简单，实现方便。图1是DGS单元的结构示意图，DGS单元位于导带正下方。DGS单元的特性主要由方形边长a,间隙宽度g,间隙长度b决定。设计中所选用的介质的相对介电常数er,介质厚度h=1.5748mm ,导带宽度w=1.46mm对应于特性阻抗为50om的微带线。图2是a=2.5mm，g=0.2mm，b=1.46mm时对DGS单元进行电磁仿真的S参数结果。

图1 DGS单元结构

由图可见在7.12GHz处有一个衰减极点，它对应于DGS单元所等效LC电路的谐振频率。由于DGS具有谐振特性，所以可以把本文的DGS等效为电感L电容C并联谐振。下面讨论了决定DGS单元结构的a,g 和b三个参数的变化对S参数的影响。图3(a)，(b)，(c)分别给出了谐振频率随a,g 和b三个参数的变化关系。

图2 DGS单元S参数仿真结果

图3（a） 谐振频率随a的变化

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