基于DGS结构的超宽带高通滤波器设计

　　0 引言

　　在微波集成电路中，为了抑制低频杂散，通常要使用小型化的高通滤波器，对于微波集成电路来说，微波高通滤波器一般有两大类设计方法，第一类是用集中或半集中的元件实现，高通滤波器的衰减特性由相应的低通原型的衰减特性经过适当的变换得出。经过变换之后，低通原型电路就成为由串联电容和并联电感构成的集中元件高通滤波器。在微波集成电路中，可以用交指电容器或薄膜电容器去实现集中串联的电容，用并联的短路短截线或平面螺旋电感去实现集中的并联电感，它的优点是结构简单，尺寸较小。但是，在集中参数电路中，这些电感必须靠得很近，这就不可避免地要产生杂散耦合，因此集中元件的高通滤波器很难在微波集成电路中实现。构成高通滤波器的第二类方法是用分布参数来实现，由于传输线所固有的多重谐振特性，它必然存在寄生通频带，并只能构成带通特性。这种方法实质上是用宽带带通滤波器去充任高通滤波器，即赝高通滤波器。但是对于超宽带的高通滤波器，这种方法一般结构比较复杂，对工艺要求很高。

　　本文主要针对第二类方法，利用DGS结构来设计结构简单，尺寸较小的超宽带微波高通滤波器。

　　1 DGS结构简介

　　1987年Yablonovitch E和John S提出周期光子带隙结构(即PBG)。它在接地板上腐蚀出由一定几何图形的单元组成的周期性阵列结构，用以改变衬底的有效介电常数分布，从而改变了传输线的分布参数模型，在一定频段内传播模式也随之改变，从而具有带隙特性。PBG开创了在介质板表面和接地板上同时兼顾的设计概念，合理地开发接地板，极大提高了设计灵活性。但是，由于PBG结构模型较复杂，参数也较繁杂，所以在实践应用上受到了一定限制。

　　1999年，韩国学者Jong-Im Park，Chul-Soo Kim等人提出一种哑铃型缺陷地面结构(即DGS)，如图1所示，LC电路如图2所示。

　　它主要也是在微带，共面波导等传输线的接地板上腐蚀出具有一定几何图形的单元，但DGS可以是周期或非周期的，即一个DGS单元就可以在某频点上谐振，具有较好的带隙特性，且等效电路提取也相对容易。

　　正是由于DGS具有许多独特的性能，例如单极点低通特性，慢波效应，具有较高特征阻抗等，使得对DGS的研究成为微波电路设计中一个新的研究热点。近年来对DGS结构的研究层出不穷，在应用方面主要是设计简单小型化的滤波器，加入DGS改善器件的电器性能，提高天线性能，抑制谐波，减小电路尺寸等。

　　2 DGS结构对耦合线的影响