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专利号: 2019106136775
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:

1.一种基于并联微带线的低损耗负群时延电路,其特征在于:所述电路为对称结构,包括四条半环形微带线ILk,k={1,2,3,4}、对称耦合微带线、第一负载、第二负载、第一信号源和第二信号源,所述半环形微带线IL1、对称耦合微带线上导带和半环形微带线IL3依次串联,半环形微带线IL2、对称耦合微带线下导带和半环形微带线IL4依次串联,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和微带线IL2,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,所述的半环形微带线IL1和半环形微带线IL2构成环形,半环形微带线IL3和半环形微带线IL4构成环形;所述电路尺寸为19mm×46mm,所述第一负载和第二负载均为50Ω;所述半环形微带线IL1、IL3和IL4的直径D和宽度w3相同,其分别为9.55mm和1.5mm,所述半环形微带线IL2的直径D和宽度w1分别为9.55mm和1mm,连接微带线IL1和IL2以及连接微带线IL3和IL4的连接线长度相同,该连接线的长度L2为

4.5mm,该连接线外端连接有端口连接线,所述端口连接线的长度L3和宽度w4分别为3mm和

2mm,对称耦合微带线的长度L1和宽度w2分别为15mm和1.5mm,两导带之间的距离S为1.5mm;

所述电路工作于L频段,在中心频率1.625GHz时,电路的群时延为‑1.3ns,电路的插入损耗S21为‑1.4dB,电路的反射系数S11为‑20dB、S22为‑17dB。

2.一种如权利要求1所述的基于并联微带线的低损耗负群时延电路的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:由微带传输线和耦合线理论,可得四条微带线的A参数矩阵以及耦合线的Y参数矩阵;

S2:由微波工程中A参数、Y参数与S参数之间的关系,可推出整个电路的S参数,从而得到电路的插入损耗S21和反射系数S11:S3:根据电路系统理论,由公式 求出电路相位函数,再由群时延定义来求出群时延函数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的电长度θ以及特征阻抗Z1,微带线IL2的电长度θ以及特征阻抗Z0,微带线IL3的电长度θ以及特征阻抗Z1,微带线IL4的电长度θ以及特征阻抗Z1,耦合微带线的偶模特征导纳Y0O和奇模特征导纳Y0θ以及电长度θ的调整优化之后可以确定该负群时延电路的尺寸;

步骤S1具体为:

S11:根据微带传输线和耦合线理论可知:微带线的A参数矩阵和耦合线的Y参数矩阵分别为:其中 为微带线的A参数矩阵,Zi为微带线的特征阻抗,θ为电长度,Y为耦合微带线导纳参数,Y0O:耦合微带线偶模特征导纳;Y0θ:耦合微带线奇模特征导纳,hk为常数,k={1、2、3、4};

步骤S2所述插入损耗S21和反射系数S11公式如下:

S21:由微波工程原理并结合S参数的理论知识可得电路S参数如下所示:其中,R0为参考电阻,式(4)中的A1、B1、C1、D1的表达式如下所示:

2 4

A1=Y1+Y2cosθ+Y3cosθ(7)

其中:

H2=H4=2Y0o‑H1‑(Z0+3Z1)Y0oY0e(19)其中:Z0为微带线IL2的特征阻抗,Z1为微带线IL1、IL3和IL4的特征阻抗;

步骤S3所述群时延函数τ(ω)公式如下;

S31:根据电路系统理论,设ω为电路的角频率,该电路群时延公式可由式(5)、(6)得到。

其中, 是关于ω的相位函数, 是把 对ω求导,∠S21(jω)为插入损耗的角度。