1.一种基于四条并联微带线的负群时延电路,其特征在于:所述电路为对称结构,包括四条有损耗的并联微带连接线ILk,k={1,2,3,4}、第一负载、第二负载、第一信号源和第二信号源,其中微带线IL1和微带线IL2相同,微带线微带线IL3和微带线IL4相同,信号从第一信号源出发,流入第一负载,经过端口一分别流入微带线IL1,微带线IL2,微带线IL3,微带线IL4,最后在端口二处汇合并流入第二负载,第二负载与第二信号源连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路,其特征在于:所述电路尺寸为21.5mm×48.6mm,所述第一负载和第二负载均为50Ω。
3.根据权利要求1所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路,其特征在于:所述微带线IL1包括第一左弧形连接线、第一中间连接线和第一右弧形连接线,所述第一左弧形连接线和第一右弧形连接线对称分布且结构相同,第一中间连接线连接第一左弧形连接线和第一右弧形连接线,两个弧形连接线的半径R1为4.25mm,第一中间连接线的长度L1和宽度w2分别为27.6mm和0.2mm,所述微带线IL1与微带线IL2两端的弧形连接线通过第一连接线连接,该第一连接线的长度w3为0.2mm;所述微带线IL3包括第二左弧形连接线、第二中间连接线和第二右弧形连接线,该第二左弧形连接线和第二右弧形连接线对称分布且结构相同,该第二中间连接线连接第二左弧形连接线和第二右弧形连接线,两个弧形连接线的半径R2为6mm,第二中间连接线的长度L2和宽度w1分别为27.1mm和0.2mm,所述微带线IL3与微带线IL4两端的弧形连接线通过第二连接线连接,该第二连接线的长度L4为5.2mm;该第二连接线外端连接有端口连接线,该端口连接线的长度L3和宽度w4分别为4mm和3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路,其特征在于:所述电路工作于L频段,在中心频率1.88GHz时,电路的群时延为-1.7ns,电路的损耗S21为-
2.9dB,电路的反射S11为-14dB。
5.一种基于四条并联微带线的负群时延电路的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:推导出一条微带线的Y1(jω)参数矩阵,从而得到另外三条微带线的Y2(jω)、Y3(jω)、Y4(jω)矩阵,由并联微带线的理论知识,可知整个电路的Y参数矩阵:Y(jω)=2Y1(jω)+2Y3(jω);
其中:Y1(jω):微带传输线IL1的导纳参数矩阵;Y2(jω):微带传输线IL2的导纳参数矩阵;Y3(jω):微带传输线IL3的导纳参数矩阵;Y4(jω):微带传输线IL4的导纳参数矩阵;Y(jω):整个电路的导纳参数矩阵;
S2:根据微波工程中Y参数与S参数之间的关系,推导出电路的S参数,从而得到电路的插入损耗S21和反射系数S11;
S3:由公式 求出电路相位函数,再由群时延定义 求出群
时延函数τ(ω);
S4:通过HFSS仿真软件对电路的S11、S21和τ(ω)进行仿真,通过微带线IL1的长度d1以及特征阻抗Z,微带线IL2的长度d2以及特征阻抗Z,微带线IL3的长度d3以及特征阻抗Z,微带线IL4的长度d4以及特征阻抗Z的调整优化之后可以确定该负群时延电路的尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路的设计方法,其特征在于:步骤S1具体为:S11:计算信号在微带连接线ILk中的传输时延如下:
其中τk为传输时延,dk为ILk的物理长度,v为光速;
S12:根据微波电路中微带线的理论,可求得ILk的Y矩阵:
其中[Yk(jω)]为导纳参数矩阵,ak为微带线的衰减常数,Zk为特征阻抗,k={1,2,3,
4},j为复数的虚部,ω为角频率;
S13:由并联传输线的Y参数矩阵理论可得四条并联传输线(PIL)的Y矩阵:[YPIL(jω)]=x[Y1(jω)]+x[Y3(jω)] (3)其中:[YPIL(jω)]为四条并联传输线的Y矩阵,x为常数,x=2。
7.根据权利要求6所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路的设计方法,其特征在于:步骤S2所述插入损耗S21和反射系数S11公式如下:S21:在微波电路中根据S参数与Y参数之间的转换关系可得:
[SPIL(jω)]={[YPIL(jω)]-1-[Z1]}{[YPIL(jω)]-1+[Z1]}-1 (4)其中可对传输线的相关参数作如下假设:
其中:SPIL(jω):整个电路的S参数矩阵;YPIL(jω):整个电路的Y参数矩阵;
[Z1]:单位矩阵;R0:参考电阻,R0=50Ω;
ak,Zk分别表示微带传输线ILk的衰减常数和特征阻抗,k=1,2,3,4;
Z和a:分别代表传输线的特征阻抗和衰减常数;
S22:根据S参数和微波工程的有关知识,并且由公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)可推导出电路S参数如下所示:。
8.根据权利要求7所述的一种基于四条并联微带线的负群时延电路的设计方法,其特征在于:步骤S3所述群时延函数τ(ω)公式如下所示:S31:根据电路系统理论,ω是电路的角频率, 是关于ω的相位函数,群时延公式为:其中, 是把 对ω求导,∠S21(jω)为插入损耗的角度
可由公式(8)、(9)、(10)得到该电路的群时延τ(ω)。