[发明专利]一种Ti型低损耗负群时延电路及设计方法

说明书

本发明包括一种Ti型低损耗负群时延电路及设计方法，包括T型连接器，所述T型连接器一端连接第一微带线TLsubgt;1/subgt;，T型连接器Tee另一端连接第二微带线TLsubgt;2/subgt;，T型连接器下方连接第三微带线TLsubgt;3/subgt;，所述第三微带线TLsubgt;3/subgt;的下方连接耦合微带线CL；端口1、端口2分别为整个电路的输入、输出端口。本发明能够降低电路的损耗和反射，提高群时延，本发明还对负群时延电路进行了优化设计，最终可得：该NGD电路工作于S频段，在中心频率为2.2GHz时，电路的群时延为‑1.2ns，电路的插入损耗Ssubgt;21/subgt;为‑2.1dB，电路的反射系数Ssubgt;11/subgt;为‑12dB。

技术领域

本发明属于微波工程技术，具体涉及一种Ti型低损耗负群时延电路及设计方法。

背景技术

时延是射频和微波通信系统快速发展的关键制约因素。负群时延电路可以用来均衡射频和微波通信系统的时延。负群时延电路是利用色散效应实现输出脉冲峰值超前输入脉冲峰值的微波电路。该电路有广泛的应用价值，如应用于阵列天线解决波束倾斜问题，应用于大功率前馈放大器增强效应，应用于滤波器实现时延的均衡，应用于射频信号长距离传输引起的信号衰减以及时延造成的信号失真问题。负群时延发生的衰减的极大值处，因此损耗是负群时延电路要解决的重要问题。最初的负群时延电路由RLC集总元件构成，损耗大于20dB,。为了解决损耗问题，由学者采用有源电路实现无损耗负群时延电路，但该电路无法应用在射频微波领域，最近有学者采用微带结构实现负群时延电路，但是损耗大于-10dB,并且结构复杂，很难从理论上进行网络分析和综合工作。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种能够降低负群时延电路的损耗和反射，提高群时延的Ti型低损耗负群时延电路；本发明的第二目的在于提供一种能够对负群时延电路进行优化的Ti型低损耗负群时延电路的设计方法。

技术方案：本发明包括T型连接器，所述T型连接器一端连接第一微带线TL₁，T型连接器Tee另一端连接第二微带线TL₂，T型连接器下方连接第三微带线TL₃，第三微带线TL₃的下方连接耦合微带线CL；端口1、端口2分别为整个电路的输入、输出端口。

所述负群时延电路在中心频率为2.2GHz时，电路的群时延为-1.2ns，电路的插入损耗S₂₁为-2.1dB，电路的反射系数S₁₁为-12dB。

本发明还包括一种Ti型低损耗负群时延电路的设计方法，包括以下步骤：

(1)计算T形连接器Tee、耦合微带线CL的S参数矩阵；

(2)根据S参数本身定义的归一化入射电压波和反射电压波来推出整个负群时延电路的S参数矩阵；

(3)计算出负群时延电路的插入损耗和反射系数

(4)由公式来求出电路的传输相位函数再由群时延定义来求出群时延函数τ(ω)；

(5)通过ADS仿真软件对负群时延电路的和τ(ω)进行仿真，经过电磁参数优化之后确定负群时延电路基本参数的尺寸。

步骤(1)中，根据微波电路理论计算耦合微带线CL的S参数矩阵计算公式为：

式中，a表示衰减损耗，ξ表示耦合微带线的耦合系数，s表示耦合微带线CL的间距，τ表示时延，

步骤(2)中，所述整个负群时延电路的S参数矩阵的表达式为：

步骤(3)中，所述负群时延电路的反射系数和插入损耗计算公式为：