1.一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路,其特征在于:包括耦合微带线、损耗电阻和扇形微带短截线,所述耦合微带线的端口3、端口4对称地串联一个损耗电阻和扇形微带短截线,所述耦合微带线的端口1、端口2分别为输入、输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路,其特征在于:所述损耗电阻阻值为0.3Ω,所述耦合微带线的耦合间距为1mm,所述扇形微带短截线的外径为14.5mm,所述扇形微带短截线的角度为30°。
3.根据权利要求1所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路,其特征在于:所述负群时延电路工作于L频段,在中心频率1.41GHz时,电路的群时延为‑1ns,电路的损耗S21为‑2.5dB,电路的反射S11为‑13dB。
4.一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路设计方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:推导扇形微带短截线的输入阻抗Zstub(jω);
S2:根据S参数的理论,推导负群时延电路的S参数,从而得到负群时延电路的插入损耗S21和反射系数S11;
S3:由公式 求出电路的相位函数,再由群时延定义 求出群时延函数τ(ω);
S4:通过HFSS仿真软件对负群时延电路的S11、S21和τ(ω)进行仿真,经过电磁参数优化之后确定负群时延电路基本参数尺寸。
5.根据权利要求4所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路设计方法,其特征在于:步骤S1具体为:(1)由扇形微带短截线原理得到扇形微带短截线等效的微带线的宽度w:w=(r+d)sin(a/2)≈rsin(a/2) (1)其中w是扇形短截线等效的微带线的宽度,r、d、a分别是扇形短截线的外径、内径、角度;
(2)由微波工程的理论得到扇形微带线的相速度、波长和相位常数的关系:其中v是微带线的相速度,c是真空中光速,εeff是微带线的等效介电常数,λ为波长,ω为角频率;
(3)忽视扇形微带线本身的损耗的同时,且满足r<λ/8和d<λ/10的情况下,推出扇形微带短截线的输入阻抗Zstub(jω):
6.根据权利要求5所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路设计方法,其特征在于:步骤S2所述负群时延电路的插入损耗S21和反射系数S11计算公式如下:
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其中,k是微带线的耦合系数,j=‑1,Z0为特征阻抗,Z0=50Ω,ξ(jω)=(1‑k)[Zin(j
2 2
ω)‑Z0]‑[Zin(jω)+Z0](7);
Zin(jω)为耦合微带线和扇形微带短截线的阻抗,Zin(jω)=R+Zstub(jω)(4),其中R为耦合微带线和扇形微带短截线之间的电阻。
7.根据权利要求6所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路设计方法,其特征在于:步骤S3所述群时延函数τ(ω)计算公式如下:τ(ω)=τ1(ω)‑τ2(ω) (10)
其中,
8.根据权利要求7所述的一种基于扇形短截线和耦合微带线的负群时延电路设计方法,其特征在于:步骤S4中,仿真模型采用FR4板材,所述板材的尺寸为18mm×44mm,厚度为
1.6mm,介电常数为4.4,正切损耗角为0.02,且铜厚为0.035mm。