紧凑正六边形DGS低通滤波器设计

　　除了t3之外，其它的参数都通过对单个单元进行分析而得到。它们的尺寸分别为：w = 1 mm，g = 0.2 mm，a1 = 1.15 mm，a2 = 1.05 mm，a3 = 0.95 mm，s1 = 11 mm，s2 = 7.5 mm，s3 = 4 mm，l1 = 2.5 mm，l2 = 7.5 mm，l3 = 12.5 mm，m2 = 5.1 mm，m3 = 10.1 mm，t1 = 11 mm，t2 = 7.5 mm。

　　图6是采用五个DGS单元的低通滤波器随着并联支节长度t3的变化的仿真结果。由于并联支节长度增加使得图5(b)所示的等效电容CS3也随着增加。这样使得带外抑止也随之增加，而且通带到带阻的衰减也变得更加陡峭。同时我们也注意到，其带内特性如插入损耗和回波损耗却都有所增加。因此在设计的过程之中必须兼顾通带和阻带这两方面的特性。

　　图6 LPF频率响应随t3从2mm到6mm变化的仿真结果的比较

　　通过EM仿真和等效电路的仿真可以得到优化后的低通滤波器特性，当t3= 3 mm时，其仿真结果如图7所示。

　　图7 LPF的电磁仿真与等效电路仿真结果比较

　　对应的其等效网络的参数为：C1 = 0.627 pF，C2 = 0.109 pF，C3 = 0.067 pF，L1 = 1.25 nH，L2 = 1.608 nH，L3 = 0.515 nH，R1 = 8.87 kΩ，R2 = 2.39 kΩ，R3 = 1.15 kΩ，CS1 = 1.238 pF，CS2 = 0.927 pF，CS3= 0.303 pF，LS1 = 1.01 nH，LS2 = 0.802 nH，LS3 = 1.128 nH。

　　为了验证这个等效电路的正确性，通过ADS对其等效电路进行了仿真。从仿真结果比较可以看出，两者吻合较好。对于低通滤波器的频率特性，对应的3 dB截止频率为4.42 GHz，在通带范围内其S11低于-21 dB。而在阻带，从5.5 GHz到10 GHz这个很宽的频带范围内可以得到低于-40 dB的带外抑止。使用H形并联枝节的DGS结构与普通的DGS结构相比在阻带内能获得更高的衰减和谐波抑止，同时实现陡峭的下降特性。

　　3 结论

　　文章提出了一种基于正六边形的DGS单元的低通滤波器，并且通过加入H形的并联枝节来增加它的等效电容从而提高它的带外抑止。提出了该DGS低通滤波器的等效电路模型。通过对DGS单元的尺寸参数分析得到该低通滤波器的等效电路元件值。设计了一个基于五个正六边形DGS单元的低通滤波器。在HFSS中对其建模仿真的结果跟在ADS中对其等效电路进行仿真的结果进行比较基本一致。截止频率响应非常的陡峭，能够获得低于-21 dB的S11，3 dB的截止频率为4.42 GHz。且在5.5 GHz到10 GHz的宽频带范围内得到低于-40 dB的阻带抑止。