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专利号: 2019106127795
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于耦合线和环形微带线的负群时延电路,其特征在于:所述电路为左右对称结构,包括微带线ILi,i={1,2,3,4}、耦合微带线IL0、输入端口和输出端口,所述微带线IL2和IL4包括对称的左半部和右半部,其中微带线IL2左半部连接输入端口,其中微带线IL2右半部连接输出端口,所述微带线IL2与微带线IL1并联,所述微带线IL4分别与耦合微带线IL0的两个导带连接;所述微带线IL3与微带线IL2和微带线IL4串联;信号从输入端口流入分为两路分别流入微带线IL1和微带线IL2左半部,信号在流出微带线IL2左半部后分别流入微带线IL2的右半部和微带线IL3,一路信号流出微带线IL1和微带线IL2的右半部后汇合流入输出端口;另一路信号流出微带线IL2左半部,经过微带线IL3和微带线IL4至耦合微带线。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合线和环形微带线的负群时延电路,其特征在于:所述的微带线IL1为弧形微带线,微带线IL1的半径R1和宽度w为11.5mm,微带线IL2的长度l1为10.7mm,微带线IL3的l2长度为9.45mm,微带线IL4的左半部与微带线IL4的右半部均为弧形微带线,微带线IL4的左半部与微带线IL4的右半部的半径R2均为7mm,微带线IL4的左半部与微带线IL4的右半部通过连接线连接,连接线长度l3为2.13mm,耦合微带线IL0的左半部和右半部的长度l4均为16.25mm,该耦合微带线两导带之间的距离S为1.23mm,微带线IL2左半部的左端通过第一端口连接线与输入端口连接,微带线IL2右半部的右端通过第二端口连接线与输出端口连接,第一端口连接线和第二端口连接线的长度w1和宽度l5都为3mm。

3.根据权利要求3所述的一种基于耦合线和环形微带线的负群时延电路,其特征在于:所述电路工作于S频段,在中心频率2.36GHz时,电路的群时延为-1.5ns,电路的损耗S21为-

3.5dB,电路的反射S11为-10dB。

4.一种基于耦合线和环形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:基于微波工程领域中的偶模-奇模分析方法,分析得到该群时延电路的奇模输入导纳Yo、偶模输入导纳Ye;

S2:利用S参数矩阵推导出该电路的S参数,从而得到电路的插入损耗S21和反射系数S11,其反射系数与传输系数的关系如下式(1),当信号穿过传输线时,产生的时延如下式(2)所示,其中: 其中τi,v分别是信号通过传输线的时延和速度,di为六条微带传输线的物理长度,i=(1、2、3、4),ω为角频率;

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,经过一系列电磁参数优化之后确定各个电磁参数的尺寸。

5.根据权利要求5所述的一种基于耦合线和环形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:根据奇偶模法进行电路等效以及理论分析可知:微带线的A参数矩阵和耦合线的Y参数矩阵分别为:奇模激励时的输入导纳为:

偶模激励时的输入导纳为:

其中:

ZK=-jZ0ecotθ0                  (8)其中:ZC、k分别为平行耦合微带线的特征阻抗和耦合系数,Z和θi分别为六条微带线的特征阻抗和电长度,Zin、ZL、ZM、ZK为输入阻抗,Z0o和Z0e分别为平行耦合微带线的奇模阻抗和偶模阻抗。

6.根据权利要求5所述的一种基于耦合线和环形微带线的负群时延电路的设计方法,其特征在于:步骤S2所述反射系数S11和传输系数S21公式如下:S21:当电路的奇偶模激励时的输入导纳Yo、Ye确定时,该电路的S参数可作如下表示:其中Y0=1/Z0,Z0为端口参考阻抗,Z0=50Ω。

S22:根据(1)~(10)式,电路的反射系数S11(jω)、传输系数S21(jω)可以表示成:其中B,C=C1-C2,θi如下所示

C1=-2Zcotθ1             (12)θi=ωτi,(i=0,1,2,3,4)            (15)其中,ω为角频率。

7.根据权利要求5所述的一种基于耦合线和环形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;

S31:该电路的传输相位 可以表示成:

也即:

S32:根据群时延的定义 可得该电路的群时延:

其中B′、C′分别是等式B、C关于ω的导数。

由等式(18)可知,该电路存在负群时延应满足: