[发明专利]一种宽带负群时延微波电路及其设计方法

说明书

本发明公开了一种宽带负群时延微波电路及其设计方法，具有：信号输入端口、信号分配传输线、隔离电阻、移相传输线、信号合成传输线以及信号输出端口；信号分配传输线具有上支路信号分配传输线以及下支路信号分配传输线；信号合成传输线具有上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线，上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线同时与信号输出端口相连；隔离电阻的第一隔离电阻的两端分别与上支路信号分配传输线以及下支路信号分配传输线相连，第二隔离电阻的两端分别与上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线相连。本发明能够实现宽带负群时延特性，且输入输出端口能够获得良好的匹配，并具有设计方法简单等特点。

技术领域

本发明涉及一种微波电路，具体为一种宽带负群时延微波电路及其设计方法。

背景技术

无线通信正朝着宽带化方向发展，随之对微波器件的设计要求也越来越高。负群时延微波电路在微波器件的设计中有着广阔的应用前景。例如，负群时延微波电路可补偿微波器件的频变群时延特性进而提高系统相频特性的线性度；应用于前馈放大器提高其效率；应用于反馈放大器拓展其带宽；应用在天线阵的馈电网络中，可消除馈电网络因频率变化而产生的不必要的相移，进而改善天线阵波束扫描的稳定性。此外，负群时延微波电路还可以实现非福斯特电抗性元件(即负电感和负电容)，进而突破高Q值负载的无源网络匹配极限，实现宽带匹配特性。

传统的负群时延微波电路是基于RLC有耗谐振器的实现方法，但该方法在实现负群时延特性的同时也存在其所产生的信号衰减特别大(大于30dB)且带宽很窄(相对带宽小于3％)的缺陷。近年来，为了提高负群时延微波电路的带宽，国外学者提出基于吸收式带阻滤波结构的设计方法和基于横向滤波结构的设计方法，但是采用这两种方法设计出的负群时延微波电路的插入损耗仍大于21dB。此外，国外学者还提出了平行耦合线加载有耗反馈环路的方法和有限品质因数谐振交叉耦合的方法，但是这两种方法只能减小负群时延微波电路的插入损耗，并不能提高其带宽。

有鉴于此确有必要提出一种插入损耗较低的宽带负群时延微波电路。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种插入损耗较低的宽带负群时延微波电路。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种宽带负群时延微波电路，其特征在于，具有：信号输入端口、信号分配传输线、隔离电阻、移相传输线、信号合成传输线以及信号输出端口；其中，

所述信号分配传输线具有两路支路信号分配传输线，即上支路信号分配传输线以及下支路信号分配传输线，所述上支路信号分配传输线以及下支路信号分配传输线一端同时与所述信号输入端口相连，所述上支路信号分配传输线另一端与所述信号合成传输线相连，且所述下支路信号分配传输线另一端通过移相传输线与所述信号合成传输线相连；

所述信号合成传输线具有两路支路信号合成传输线，即上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线，所述上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线同时与所述信号输出端口相连；

所述隔离电阻由第一隔离电阻以及第二隔离电阻构成，所述第一隔离电阻的两端分别与上支路信号分配传输线以及下支路信号分配传输线相连，所述第二隔离电阻的两端分别与上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线相连。

进一步的，所述信号输入端口所对应的端口阻抗与信号输出端口所对应的端口阻抗相等；所述上支路信号分配传输线所对应的特性阻抗与上支路信号合成传输线所对应的特性阻抗相等；所述下支路信号分配传输线所对应的特性阻抗与下支路信号合成传输线所对应的特性阻抗相等；同时所述上支路信号分配传输线、下支路信号分配传输线、上支路信号合成传输线以及下支路信号合成传输线的电长度均为90度。

进一步的，上述宽带负群时延微波电路所能实现负群时延特性的条件为：

θ＝(2n-1)·180 (1)