曲折型缺陷地结构超宽带滤波器设计与优化

"该资源是一篇发表在2012年8月《西安交通大学学报》上的科研论文，由朱永忠和赵志远撰写。文章主要探讨了一种新型的曲折型缺陷地结构超宽带滤波器的设计，旨在解决传统超宽带滤波器插入损耗大和阻带窄的问题。通过在金属地面上开曲折型缝隙，构建了曲折型缺陷地结构，并利用HFSS软件进行仿真验证。研究中，作者建立了等效电路模型，推导了结构尺寸与电路元件参数的关系，证明了这种结构在超宽带和低通高选择性方面的优势。最终，他们设计出一种结构简洁且具有宽阻带的超宽带滤波器，测试结果显示，相较于传统缺陷地结构和CRLH结构的滤波器，该滤波器具有更低的插入损耗，最大仅为0.88dB，并且在11.75到20GHz的阻带范围内抑制效果超过-30dB。" 本文的核心知识点包括： 1. **超宽带滤波器**: 超宽带滤波器是电子工程领域中的一种关键器件，主要用于信号处理，能允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制非所需频段的信号。这种滤波器通常用于无线通信、雷达系统和数据传输等领域。 2. **缺陷地结构 (Defected Ground Structure, DGS)**: 缺陷地结构是一种微波电路设计技术，通过在地平面中引入缺陷或缝隙来改变电磁场分布，从而实现特定的频率响应特性。DGS可以用来设计小型化、高性能的滤波器、延迟线和耦合器等。 3. **曲折型缺陷地结构**: 该文中提出的新颖设计，即在金属地面上开曲折型的缝隙，以改善传统DGS的性能。这种结构能有效地扩展滤波器的带宽，同时提供更宽的阻带，降低插入损耗。 4. **等效电路模型**: 在设计滤波器时，为了理解和优化结构，研究人员会构建等效电路模型，将物理结构简化为电阻、电容、电感等基本电路元件。这种方法有助于理解和预测滤波器的电气行为。 5. **HFSS仿真**: High-Frequency Structure Simulator（HFSS）是一种基于有限元法的电磁场仿真软件，用于模拟高频电子设备的电磁特性。在文中，HFSS被用来验证曲折型缺陷地结构的等效电路模型的准确性。 6. **传输零点**: 这是指在滤波器的频率响应中，传输函数为零的频率点。传输零点的设置对于实现特定的滤波特性，如陡峭的滚降率和良好的阻带抑制，至关重要。 7. **插入损耗**: 插入损耗是衡量滤波器性能的重要指标，它定义为信号经过滤波器后功率的减少。低插入损耗意味着更多的信号能量能够无损地通过滤波器。 8. **阻带**: 阻带是指滤波器不希望信号通过的频率范围。滤波器的设计目标是在阻带内尽可能大的抑制信号，以减少干扰。 9. **复合左右手传输线 (Composite Right/Left-Handed, CRLH)**: CRLH传输线是一种特殊的传输线结构，能实现负折射率和负群速度，常用于设计微型化和多功能的微波和光子器件。 这篇论文展示了如何通过创新的曲折型缺陷地结构设计出高性能的超宽带滤波器，解决了传统方法中的插入损耗问题，并提高了阻带抑制性能。这一成果对于微波和射频工程领域的滤波器设计具有重要参考价值。