CN114781303A - 一种通用型无芯片传感器及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型无芯片传感器及其设计方法，种该方法包括如下步骤：构建传感器等效滤波器电路A；计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率；构建感知目标的传感器等效滤波电路B；确定感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率；计算不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的感知目标传感器等效滤波电路B的参数取值范围；该方法将重复耗时的仿真操作转化为低复杂度的数学模型计算，可以快速设计出新的无芯片传感器用于新的感知应用，消除了传统设计方法所需的大量的人力代价并减少了计算时间。本发明具有很强的泛化能力，降低了传感器设计工作的复杂度，实现了低人力代价低时间成本的无芯片传感器设计。

Description

一种通用型无芯片传感器及其设计方法

技术领域

本发明属于物联网无源感知领域，涉及一种通用型无芯片传感器及其设计方法。

背景技术

基于后向散射标签的传感技术将后向散射标签附着到目标上，并利用受到扰动的后向散射信号来感测目标的属性，由于后向散射标签(如RFID)的无电池、低成本和广泛使用，最近受到了大量关注。许多有吸引力的应用是通过基于后向散射标签的感知实现的，例如材料感知、土壤湿度感知、环境光强度和温度感知、液体识别、固体识别和人体输入感知。

虽然现有的基于后向散射标签的传感系统取得了巨大的成功，但它们需要大量的设计工作，这既昂贵又耗时，主要原因有两个。首先，背散射传感标签的设计不仅需要微带电路设计方面的专家经验，还需要一个长时间的测试过程。第二，现有设计的传感标签只能在特定应用或给定频带上工作。如果传感应用或信号频带发生变化，则必须从零开始重新设计新的后向散射传感标签，以满足新的应用要求。

发明内容

为了节省设计无芯片传感器的时间以及提高无芯片传感器的泛化能力使之可以通过改变传感单元的尺寸实现面对任意特定的感知目标和任意特定的工作频段都能完成感知任务，我们提出一种通用型无芯片传感器及其设计方法。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案予以实现：

一种通用型无芯片传感器的设计方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：构建传感器等效滤波器电路A；

步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率；

步骤3：构建感知目标的传感器等效滤波电路B；

步骤4：确定感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率；

步骤5：计算不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的感知目标传感器等效滤波电路B的参数取值范围；

步骤6：建立感知目标传感器等效滤波电路B参数取值范围与谐振器物理尺寸之间的关系模型。

另外，本发明的方法还包括步骤7：重复步骤5-步骤6，形成不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的谐振器物理尺寸集合。

进一步地，步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率分别为：

其中，Z_x表示DGS结构的等效电抗，

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；f表示电路中信号的频率；L_C表示缺陷地结构的等效电感；

其中，L_C表示缺陷地结构的等效电感；C₁表示缺陷地结构与上层微带线之间的等效电容；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容。

步骤4：感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率的计算

方式如下：

其中：Z′_x表示传感单元接触感知对象后的阻抗，

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；f表示电路中信号的频率；L_C表示缺陷地结构的等效电感；Z_t表示感知对象的等效电路的复阻抗；

C₀是真空电容率，γ表示感知目标对谐振器电路的影响系数，α和β表示不同介电常数的感知对象对谐振频点的影响系数，ε表示感知目标的介电常数。

特别地，所述步骤5具体计算过程如下：

将步骤4中的得到的

变换为f′₀＝f(L_c,C₁,C_c,ε)，输入任意感知目标的介电常数ε₀和工作频带[f_l,f_h]后，即得到f_l<f(L_c,C₁,C_c,ε₀)<f_h，给定电路参数的L_c、C₁、C_c搜索范围即可得到对应于传感器传感单元尺寸的电路参数范围

在该范围内的电路参数的组合都可满足对于介电常数为ε₀的目标的谐振频率在[f_l,f_h]范围内。

步骤6具体包括：

首先，利用仿真得到传感器频率响应曲线S，每个<a,w>对应一个S，其中a、w分别表示包围可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度和宽度；

然后，将频响曲线的每一组频响曲线作为输入S，构建适应度函数

通过差分进化算法不断优化迭代电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)，使得fitness不断减小直至接近0，得到(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系；

从而得到：

L_c＝112.2-71.3a-3.273w+19.42a²-22.2aw+89.87w²-2.636a³+5.895a²w-12.63aw²-59.99w³+0.1755a⁴-0.5732a³w+1.322a²w²-0.3111aw³+34.9a⁴-0.004509a⁵+0.0167a⁴w-0.002057a³w²-0.4036a²w³+1.946aw⁴-10.89w⁵

C₁＝-3.479+4.199a-13.85w-1.563a²+8.05aw-5.61w²+0.2535a³-1.495a²w+0.7597aw²+3.628w³-0.01859a⁴+0.1219a³w-0.1387a²w²+0.4517aw3-3.186w⁴+0.0005053a⁵-0.003559a⁴w+0.005382a³w²-0.01164a²w³-0.05703aw⁴+0.7871w⁵

另外，步骤7包括：

基于步骤6形成的(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系，将步骤4得到的满足工作频带需求的电路参数范围

带入(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系中，得到满足频带需求的传感单元尺寸的集合A，B，C，取集合A，B，C的交集最终得到的该集合即为满足任意给定的介电常数为ε₀的感知对象和任意给定的工作频带[f_l，f_h]的传感单元尺寸的集合。

本发明还公开了一种通用型无芯片传感器，包括介质基底层、微带传输线、覆铜层，其中，介质基底贴附在覆铜层一侧，微带传输线贯穿于介质基底层，其特征在于：在覆铜层另一侧中部，设置有可重置的缺陷地结构带阻滤波器，该缺陷地结构为类正方形结构，且在其中一个边长上设置有缺口，所述的类正方形由a×w的矩形条围成，所述的包围可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度a和宽度w通过执行本发明公开的传感器设计方法来确定。

本发明与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：

本发明利用电路理论建模感知应用需求与传感器设计参数之间的关系，将重复耗时的仿真操作转化为低复杂度的数学模型计算，可以快速设计出新的无芯片传感器用于新的感知应用，消除了传统设计方法所需的大量的人力代价并减少了计算时间。本发明包含两个关系模型，第一个模型用于建模感知目标对电路谐振频率的影响，第二个模型用于建模无芯片谐振器传感器的等效电路参数与谐振器物理尺寸之间的关系。本发明实现的通用无芯片传感器设计方法可以扩展到不同的基于谐振器的无芯片传感器设计中，具有很强的泛化能力，降低了传感器设计工作的复杂度，实现了低人力代价低时间成本的无芯片传感器设计。

附图说明

图1为本发明的所用无芯片传感器模型的立体结构图；

图2为传感器的实物图；

图3为传感器的等效电路；

图4为传感器接触感知对象后的等效电路；

图5为谐振频率对介电常数的拟合曲线；

图6为优化得到的电路参数的频响曲线和仿真的频响曲线的对比图；

图7为电路参数L_C和感知单元尺寸(a,w)的三维关系图；

图8为电路参数C₁和感知单元尺寸(a,w)的三维关系图；

图9为电路参数C_c和感知单元尺寸(a,w)的三维关系图；

图10为满足频带要求的L_C的取值范围的示意图；

图11为满足频带要求的C₁的取值范围的示意图；

图12为满足频带要求的C_c的取值范围的示意图；

图13为最终使得传感器工作在指定工作频带的(a,w)集合的示意图；

图14为仿真得到的a＝6mm,w＝1mm的传感器接触对不同土壤介电常数的频响曲线；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细地解释和说明。

具体实施方式

本发明提供了一种通用型无芯片传感器的设计方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：构建传感器等效滤波器电路A；

步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率；

步骤3：构建感知目标的传感器等效滤波电路B；

步骤4：确定感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率；

步骤5：计算不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的感知目标传感器等效滤波电路B的参数取值范围；

步骤6：建立感知目标传感器等效滤波电路B参数取值范围与谐振器物理尺寸之间的关系模型。

此外，本发明基于上述步骤还包括步骤7：重复步骤5-步骤6，形成不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的谐振器物理尺寸集合。

参见图1所示，本发明提供的通用型无芯片传感器，包括介质基底层、微带传输线、覆铜层，其中，介质基底贴附在覆铜层一侧，微带传输线贯穿于介质基底层，在覆铜层另一侧中部，设置有可重置的缺陷地结构带阻滤波器，该缺陷地结构为类正方形结构，且在其中一个边长上设置有缺口，其中类正方形由a×w的矩形条围成，包围在可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度a和宽度w通过本发明公开的设计方法予以实现。

具体而言，该传感器从结构上看包含三部分，从上到下分别为：微带传输线，介质基底，覆铜层，如图2所示。该微带传输线长100mm，宽2.24mm，厚0.018mm，材料为铜。介质基底长100mm,宽为30mm,厚为12mm，材料为环氧树脂(FR-4)，介电常数为4.4。覆铜层长100mm，宽30mm，厚0.018mm，材料为铜，在覆铜层的中心刻蚀出一个开口环型的空气缝隙，该空气缝隙形状大小由3个物理参数决定，分别是缝隙的长(a)，宽(w)，和开口大小(c)，该空气缝隙即为缺陷地结构，作为传感器的感知结构，通常c＝2mm。

步骤1：构建传感器等效滤波器电路A；根据基于无芯片谐振器的传感器的物理结构和电路理论，建立传感器等效滤波器电路A，如图3所示。

步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率，传感器等效滤波器电路A电路结构可以看作为T型网络电路结构，根据输入端和输出端的电压和电流计算得到该网络的转移矩阵：

通过转移矩阵计算得到S参数和频率响应函数。

其中：

为传感器的阻抗，令该式的虚部为0，即可得到传感器谐振器的谐振频率：

Z_x表示DGS结构的等效电抗，

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；f表示电路中信号的频率；L_C表示缺陷地结构的等效电感；C₁表示缺陷地结构与上层微带线之间的等效电容。

步骤3：构建感知目标的传感器等效滤波电路B。根据建立好的谐振器等效电路模型以及感知目标的电特性，对传感器与感知目标接触的情况建立感知目标的传感器等效滤波电路B，如图4所示。传感器的传感单元接触的感知对象的过程在电路层面等效为感知对象的等效电路与传感器的等效电路耦合，从而影响谐振频率和频率响应函数。

步骤4：确定感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率。

感知目标的传感器等效滤波电路B表示感知对象接触传感器的谐振频率和频率响应函数。Z′_x表示传感单元接触感知对象后的阻抗，其值与感知对象的介电常数相关。Z_t表示感知对象的等效电路的复阻抗。由于不同的感知对象对应不同的电路结构，因此要通过公式(9)定量计算得到谐振频率的频移是非常复杂的。

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；f表示电路中信号的频率；Z_t表示感知对象的等效电路的复阻抗；C₀是真空电容率，γ表示感知目标对谐振器电路的影响系数，α和β表示不同介电常数的感知对象对谐振频点的影响系数，L_C表示缺陷地结构的等效电感；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；C₁表示缺陷地结构与上层微带线之间的等效电容；ε表示感知目标的介电常数。

通过将系数值和目标介电常数值乘以每个电路元件Lc、C1、Cc，本发明进一步优化了感知目标的传感器等效滤波电路B的等效电路。

其中

由(10)、(11)得到：

C₀是真空电容率，γ表示感知目标对谐振器电路的影响系数，α和β表示不同介电常数的感知对象对谐振频点的影响系数，α′表示不被感知目标影响的电感系数，α″表示感知目标影响电感的系数，L_C表示缺陷地结构的等效电感；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；C₁表示缺陷地结构与上层微带线之间的等效电容；ε表示感知目标的介电常数。我们使用HFSS仿真不同介电常数的感知对象对谐振频点的影响，通过拟合得到α和β的值，其拟合结果如图5所示。通过回归计算得到α′＝0.9，α″＝4.24，β＝0.2374，γ＝0.005。该回归模型的确定系数R-square为0.999，表明公式(12)能够精确的表示感知对象对谐振频率的影响。

步骤5：计算不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的感知目标传感器等效滤波电路B的参数取值范围。

确定了公式(12)中的参数后，该式变为f′₀＝f(L_c，C₁，C_c，ε)，输入感知目标的介电常数ε₀和工作频带[f_l，f_h]后，上式变为f_l＜f(L_c，C₁，C_c，ε₀)＜f_h，给定电路参数的L_c，C₁，C_c，的搜索范围即可得到对应于传感器传感单元尺寸的电路参数范围

在该范围内的电路参数的组合都可满足对于介电常数为ε₀的目标的谐振频率在[f_l，f_h]内。

步骤6：建立感知目标传感器等效滤波电路B参数取值范围与谐振器物理尺寸之间的关系模型。

使用HFSS软件仿真具有不同传感单元尺寸(a，w)_i的传感器，输出其频率响应曲线S_i，每个(a，w)_i对应一个S_i。其中a、w分别表示包围可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度和宽度。

如前所述，公式(5)表示通过计算等效电路结构的转移矩阵得到传感器的频率响应函数H(f)，S为HFSS软件仿真得到的频率响应曲线，若改变H(f)中的电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)使得H(f)和S尽可能相等，即频响曲线的每一组频响曲线作为输入S，构建适应度函数

通过差分进化算法不断优化迭代电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)，使得f不断减小直至接近0。此时我们认为，通过计算得到的频响曲线和通过仿真得到的频响曲线几乎重合，如图6。，得到(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系，此时电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)即可认为是传感单元尺寸为(a，w)_i时所对应的电路参数。我们使用差分进化算法实现搜索合适的电路参数，建立(a，w)和(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系，如图7，8，9所示。

进一步地，分别拟合(a，w)和L_c以及(a，w)和C₁的函数关系式L_C＝f(a，w)，c₁＝g(a，w)。结果如公式(13)(14)所示。

拟合的确定系数R-square分别为：0.9309，1。说明拟合的效果很好。C_c是传感单元结构产生的电容，通过平行板电容器计算公式计算即可。

步骤7：重复步骤5-步骤6，形成不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的谐振器物理尺寸集合。

基于步骤6形成的(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系，将步骤4得到的满足工作频带需求的电路参数范围

带入(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系中，得到满足频带需求的传感单元尺寸的集合A，B，C，如图10，11，12所示。A，B，C为分别满足

的(a，w)的集合，取A，B，C的交集A∩B∩C，则该集合为同时满足上述约束的(a，w)的集合，即对于任意给定的介电常数为ε₀的感知对象和任意给定的工作频带[f_l，f_h]，我们通过上述方法得到了合适的传感单元尺寸的集合，如图13所示。

具体实施例

使用HFSS软件仿真不同介电常数对应的谐振频点，拟合确定公式(12)中的α′＝0.9，α″＝4.24，β＝0.2374，γ＝0.005。

使用HFSS软件仿真不同传感单元尺寸的频响曲线，设置a＝5-12mm，间隔0.5mm，共15组；w＝0.1-1.5mm，间隔0.1mm，共15组。因此共仿真225组不同的(a，w)。

公式(5)为计算得到的频率响应函数。将仿真得到的225组频响曲线的每一组频响曲线作为输入S_i(0＜i＜＝225)，构建适应度函数

通过差分进化算法不断优化迭代电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)，使得fitness不断减小直至接近0。此时我们认为，通过计算得到的频响曲线和通过仿真得到的频响曲线几乎重合，如图6。此时得到的电路参数即为该传感单元尺寸下对应的电路参数。

重复以上操作，直至得到225组(a，w)所对应的电路参数。构建(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系构建完毕。

分别拟合(a，w)和L_c以及(a，w)和C₁的函数关系式L_C＝f(a，w)，c₁＝g(a，w)。结果如公式(13)，(14)所示。拟合的确定系数R-square分别为：0.9309，1。说明拟合的效果很好。C_c是传感单元结构产生的电容，通过平行板电容器计算公式计算即可。

对于任意给定的介电常数和频带范围，将带入步骤一求解的公式中。例如将ε＝5，4.9GHz<f<5.8GHz带入公式(12)中，求得电路参数的取值范围是：0.56nH<L_c<1.37nH，0.1pF<C₁<0.7pF，0.001pF<C_c<0.05pF。

将得到的电路参数的取值范围分别带入公式(13)，(14)以及平行板电容器公式中得到三个(a,w)的集合A,B,C，如图10，11，12所示。取三个集合的交集即可得到对于介电常数是5的感知对象，使其工作频率在4.9GHz-5.8GHz的传感器单元尺寸的集合。取任意三点进行验证，如(a,w)＝(5.7,1.34)、(5.3,1)、(5.26,1.09)。使用HFSS仿真软件仿真得到三个不同尺寸的传感器的中心频点为5.145GHz，5.1GHz，5.315GHz，在4.8GHz-5.8GHz范围内，证明了我们设计的有效性。通过以上步骤即可得到合适的传感单元的尺寸值，完成传感器的设计任务。

本实施例，将使用上述方法设计得到的无芯片传感器，应用于土壤湿度感知的传感器设计并验证。湿度为28％-33％的矿质土的介电常数范围为22-26，工作频带设置为Wi-Fi频带(2.4-2.48GHz)。

为了使尽可能多的频响曲线在工作频带内，我们令ε＝24，经过上述方法计算得到a＝6mm，w＝1mm。使用HFSS软件对a＝6mm，w＝1mm的传感器进行仿真，结果如图14所示，介电常数为24的曲线的中心频率在Wi-Fi频带内。

Claims (8)

1.一种通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1：构建传感器等效滤波器电路A；

步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率；

步骤3：构建感知目标的传感器等效滤波电路B；

步骤4：确定感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率；

步骤5：计算不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的感知目标传感器等效滤波电路B的参数取值范围；

步骤6：建立感知目标传感器等效滤波电路B参数取值范围与谐振器物理尺寸之间的关系模型。

2.如权利要求1所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：该方法还包括步骤7：重复步骤5-步骤6，形成不同感知目标的介电常数范围和工作频率范围的谐振器物理尺寸集合。

3.如权利要求1所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：所述的步骤2：计算传感器等效滤波器电路A的频率响应函数和谐振频率分别为：

其中，Z_x表示DGS结构的等效电抗，

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；f表示电路中信号的频率；L_C表示缺陷地结构的等效电感；

其中，L_C表示缺陷地结构的等效电感；C₁表示缺陷地结构与上层微带线之间的等效电容；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容。

4.如权利要求1所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：所述的步骤4：感知目标传感器等效滤波电路B的频率响应函数和谐振频率的计算方式如下：

其中：Z′_x表示传感单元接触感知对象后的阻抗，

R₁表示缺陷地结构的等效电阻；j表示是虚数单位；C_c表示缺陷地结构的缝隙电容；f表示电路中信号的频率；L_C表示缺陷地结构的等效电感；Z_t表示感知对象的等效电路的复阻抗；

C₀是真空电容率，γ表示感知目标对谐振器电路的影响系数，α和β表示不同介电常数的感知对象对谐振频点的影响系数，ε表示感知目标的介电常数。

5.如权利要求1或2所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：所述步骤5具体计算过程如下：

将步骤4中的得到的

变换为f′₀＝f(L_c，C₁，C_c，ε)，输入任意感知目标的介电常数ε₀和工作频带[f_l，f_h]后，即得到f_l＜f(L_c，C₁，C_c，ε₀)＜f_h，给定电路参数的L_c、C₁、C_c搜索范围即可得到对应于传感器传感单元尺寸的电路参数范围

在该范围内的电路参数的组合都可满足对于介电常数为ε₀的目标的谐振频率在[f_l，f_h]范围内。

6.如权利要求1所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：所述步骤6具体包括：

首先，利用仿真得到传感器频率响应曲线S，每个＜a，w＞对应一个S，其中a、w分别表示包围可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度和宽度；

然后，将频响曲线的每一组频响曲线作为输入S，构建适应度函数

通过差分进化算法不断优化迭代电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)，使得fitness不断减小直至接近0，得到(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系；

从而得到：

L_c＝112.2-71.3a-3.273w+19.42a²-22.2aw+89.87w²-2.636a³+5.895a²w-12.63aw²-59.99w³+0.1755a⁴-0.5732a³w+1.322a²w²-0.3111aw³+34.9a⁴-0.004509a⁵+0.0167a⁴w-0.002057a³w²-0.4036a²w³+1.946aw⁴-10.89w⁵

C₁＝-3.479+4.199a-13.85w-1.563a²+8.05aw-5.61w²+0.2535a³-1.495a²w+0.7597aw²+3.628w³-0.01859a⁴+0.1219a³w-0.1387a²w²+0.4517aw3-3.186w⁴+0.0005053a⁵-0.003559at⁴w+0.005382a³w²-0.01164a²w³-0.05703aw⁴+0.7871w⁵。

7.如权利要求5所述的通用型无芯片传感器的设计方法，其特征在于：所述步骤7包括：

基于步骤6形成的(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系，将步骤4得到的满足工作频带需求的电路参数范围

带入(a，w)和电路参数(L_c，C₁，C_c，R，L)的映射关系中，得到满足频带需求的传感单元尺寸的集合A，B，C，取集合A，B，C的交集最终得到的该集合即为满足任意给定的介电常数为ε₀的感知对象和任意给定的工作频带[f_l，f_h]的传感单元尺寸的集合。

8.一种通用型无芯片传感器，包括介质基底层、微带传输线、覆铜层，其中，介质基底贴附在覆铜层一侧，微带传输线贯穿于介质基底层，其特征在于：在覆铜层另一侧中部，设置有可重置的缺陷地结构带阻滤波器，该缺陷地结构为类正方形结构，且在其中一个边长上设置有缺口，所述的类正方形由a×w的矩形条围成，所述的包围可重置的缺陷地结构带阻滤波器的类正方形结构的矩形条的长度a和宽度w通过执行权利要求1-7任意一项权利要求所述的设计方法确定。

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