带隙基准源电路设计与仿真，一种用DGS结构实现双带隙的设计解析

很多朋友对带隙基准源电路设计与仿真，一种用DGS结构实现双带隙的设计解析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1引言DGS (Defected Ground Structure)结构是由光子带隙发展而来，通过在接地板上刻蚀缺陷结构和缝隙来实现。蚀刻缺陷结构影响接地板上的电流分布，可以分别增加传输线的有效电容和电感。因此，所提出的DGS结构可以等效为一个LC电路。

本文研究了DGS单元的谐振频率与结构参数的关系。因此，可以方便地通过改变单元结构的物理尺寸来控制等效电感和电容，从而控制其谐振频率。通过三维场分析得到所引入的PBG结构单元的等效电路，并提取其等效电路参数。电磁仿真和电路仿真吻合较好。此外，通过级联DGS单元有效改善了带隙特性，并设计了双带隙结构。

2 DGS结构单元的研究一维光子带隙结构单元通过PCB制版工艺直接刻蚀在微带电路的接地金属板上，制作简单，实现方便。图1是位于导带正下方的DGS单元的结构示意图。DGS元件的特性主要由正方形边长a、缝隙宽度g、缝隙长度b决定，设计中选取的介质的介电常数er、介质厚度h=1.5748mm、导带宽度w=1.46mm对应的微带线特性阻抗为50om。

图2是a=2.5mm毫米，g=0.2mm毫米，B=1.46毫米时，DGS单元电磁仿真的S参数结果.

图1 DGS池结构从图中可以看出，在7.12GHz处有一个衰减极点，对应于等效于DGS池的LC电路的谐振频率。由于DGS具有谐振特性，本文中的DGS可以等效为电感L和电容c的并联谐振，下面讨论决定DGS单元结构的A、G、B三个参数的变化对S参数的影响。图3(a)、(B)和(c)分别示出了谐振频率与参数A、G和B之间的关系。图2 DGS单元S参数仿真结果图3(a)谐振频率随a的变化

图3(b)谐振频率随G的变化图3(c)中心频率随B的变化上面分析了DGS单元的各种参数对谐振频率的影响，因此可以方便地通过改变结构单元的物理尺寸来控制其等效电感和等效电容。用文献给出的方法提取图2的等效电路参数，通过电路仿真和电磁仿真分析，两者吻合较好，如图4所示。因此，DGS结构的等效电路参数可以直接用于实际电路的分析。

图4电磁仿真和电路仿真的比较

3改进的DGS周期结构DGS盒结构虽然可以形成带隙，但是阻带带宽窄，带隙深度小。为了提高带宽，本文通过级联N个周期间距为D的DGS盒(如图5所示)，讨论了周期间距D和盒数N对带隙深度和带宽的影响，取DGS盒尺寸为a=2.5mm毫米，b=w=1.46mm毫米，G=0.2毫米.

以五个单元为例，分析了单元间距d对带隙的影响。仿真分析表明，只有当d=5mm时，才能产生良好的单带隙特性，带宽和深度明显增加，如图6所示。表4显示了当d=5mm和n取不同值时，带隙中心频率、最大带隙深度和-20db带宽的变化。

图5 DGS单元级联示意图图6d=5mm S参数模拟结果从表1可以看出，当单元数N增加时，中心频率变化不大，最大带隙深度和-20db带宽都随着单元数的增加而增加，增加的幅度越来越慢，所以N主要影响带隙深度和带宽。从图6可以看出，当n=5时，可以获得很好的带隙。当单元数继续增加时，弱带隙特性不会得到明显改善，尺寸变大，制造成本增加。表1不同N值的带隙特性

因为不同的G谐振频率不同，所以设计了六单元级联双带隙结构，如图7(a)所示。六个电池的a=2.5mm毫米，b=w=1.46mm毫米，前四个电池的g=0.5mm毫米，后两个电池的g=0.1mm毫米。经过模拟分析，当晶胞间距为d=6mm时，可以获得较好的双带隙，其S参数的模拟结果如图7所示。图7(a)双带隙结构示意图图7(b) S参数模拟结果

从图7(b)可以看出，图7(a)所示的结构产生了双带隙。第一和第二带隙的中心频率分别为7GHz和10.48Hz，两个带隙的-20db带宽分别为40.7%和22.4%。

结论本文介绍了一种直接刻蚀在接地金属板上的一维DGS结构，利用三维场模拟方法研究了影响单元带隙特性的参数，得到了各参数对谐振频率影响的关系，从而可以通过调节单元的物理尺寸方便地控制等效电容和等效电感。对等效电路进行分析，提取等效电路参数，可直接用于实际电路分析。

进一步研究了元件数目对带隙特性的影响，得到了可以明显改善带隙特性的最佳元件数目，并设计了一种可以产生双带隙的结构。

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