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专利号: 2021113559733
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:

1.一种基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,包括介质谐振器(1)、介质基板(6)、介质盖板(8)、以及至少一个支撑柱(7),介质基板(6)与介质盖板(8)以彼此平行姿态通过各个支撑柱(7)相连,各个支撑柱(7)的上、下两端分别垂直于介质基板(6)、介质盖板(8);

所述介质基板(6)面向介质盖板(8)的一面为上表面,介质基板(6)的底部接地,介质基板(6)的上表面布设有环形微带线(3)、第一微带线(4)、以及第二微带线(5),环形微带线(3)的任意一端与第一微带线(4)的一端相连,第一微带线(4)的另一端与第二微带线(5)的任意位置相连,第二微带线(5)的两端分别连接输入端口(51)、输出端口(52),输入端口(51)、输出端口(52)分别构成非接触式可调负群时延电路的输入端、输出端;

介质谐振器(1)设置于介质基板(6)上表面对应环形微带线(3)所围的区域内,介质谐振器(1)的底部开设有通孔,通孔内部设有与第一调谐螺丝(2)相匹配的螺纹,第一调谐螺丝(2)的顶部与介质谐振器(1)的底部相连,第一调谐螺丝(2)与介质基板(6)相垂直;

所述介质盖板(8)面向介质基板(6)的一面布设有金属调谐圆盘(9),金属调谐圆盘(9)的顶部开设有通孔,通孔内部设有与第二调谐螺丝(10)相匹配的螺纹,第二调谐螺丝(10)的顶部与金属调谐圆盘(9)的顶部相连,第二调谐螺丝(10)与介质盖板(8)相垂直;

所述金属调谐圆盘(9)与介质谐振器(1)在投影方向有重叠,介质谐振器(1)、金属调谐圆盘(9)分别通过第一调谐螺丝(2)、第二调谐螺丝(10)的转动,实现介质谐振器(1)与金属调谐圆盘(9)在纵面上的距离调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,金属调谐圆盘(9)位于介质谐振器(1)的正上方。

3.根据权利要求1所述的基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,环形微带线(3)的内径大于介质谐振器(1)的外径。

4.根据权利要求1所述的基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,所述介质谐振器(1)等效为等效电感L、等效电阻R、等效电容C并联组成的RLC电路,介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合,根据以下公式:获得介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合的耦合系数g,其中,Q为介质谐振器自身的品质因数,Qe为与环形微带线耦合后的介质谐振器(1)的品质因数,RL为等效电感的电阻,ω0为介质谐振器(1)的谐振频率, N为等效电感的圈数,Z0为环形微带线两端的负载阻抗;

根据以下公式:

获得介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合后,介质谐振器(1)的等效串联阻抗ZDR,其中,j为虚部单位,ω为介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合后耦合电路的谐振频率。

5.根据权利要求4所述的基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,所述耦合电路的散射参数[S]表示为:其中,β为环形微带线对应的相移常数,l1、l2分别为介质谐振器(1)两端的环形微带线(3)的物理长度;

基于耦合电路的散射参数[S],获得耦合电路的输入回波损耗 插入损耗

根据介质谐振器(1)的等效串联阻抗ZDR和耦合电路的输出回波损耗S21,根据以下公式:获得等效RLC电路的插入损耗S21,其中,i为虚部单位,θ为环形微带线(3)对应的拟合长度;

进一步获得等效RLC电路插入损耗的相位,根据公式:为等效RLC电路插入损耗的相位,基于 和群时延的定义,获得等效RLC电路的群时延函数τ(ω)为:

其中,

6.根据权利要求5所述的基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路,其特征在于,基于等效RLC电路的群时延函数τ(ω),当ω=ω0时,当ω趋向于0时,等效RLC电路的群时延函数根据以下公式:根据上述公式,可调负群时延电路通过调节介质谐振器(1)与环形微带线(3)的耦合系数g和介质谐振器(1)的品质因数Q来调节耦合电路的群时延值的大小,通过改变介质谐振器(1)与环形微带线(3)的距离,改变耦合系数g的大小,即通过调节第一调谐螺丝(2)改变电路的耦合系数g;

通过调节第二调谐螺丝(10)改变介质谐振器(1)与金属调谐圆盘(9)之间的距离,改变电路的耦合系数g的大小,进一步改变介质谐振器(1)的品质因数Qe,即通过调节第二调谐螺丝(10)改变电路的耦合系数g。

7.基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路构建方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤S1、获得介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合的耦合系数g,进一步得到介质谐振器(1)与环形微带线(3)耦合后,介质谐振器(1)的等效串联阻抗ZDR;

步骤S2、基于耦合电路的散射参数[S],获得耦合电路的输入回波损耗S11和插入损耗S21;

步骤S3、根据等效RLC电路的插入损耗S21获得插入损耗的相位,基于相位和群时延的定义,获得等效RLC电路的群时延函数τ(ω);

步骤S4、利用群时延函数τ(ω)确定非接触式可调负群时延电路中的各参数值,根据参数值获得对应的非接触式可调负群时延电路。