一种基于RL和RC的低通负群时延电路及其设计方法技术

本发明专利技术是一种基于RL和RC的低通负群时延电路及其设计方法，低通负群时延电路包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RL或基于RC的谐振电路。其设计方法则根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵，利用推导出的S参数矩阵中的插入损耗S21,由公式

【技术实现步骤摘要】
一种基于RL和RC的低通负群时延电路及其设计方法
本专利技术是涉及微波工程
，具体的说是用于一种基于RL和RC的低通负群时延电路及其设计方法。
技术介绍
20世纪早期，美国科学家A.Sommerfeld和L.Brillouin提出了群时延为负的可能性后，在相当长的一段时间内“负群时延”颇受争议，直到贝尔实验室的Chu和Wong第一次在激光脉冲穿过GaP:N样品的实验中观察到了负群速。此后，在其他光学、量子试验中，群速为负或大于光速也被多次被证实。进入二十世纪后，随着左手材料等新型材料的发展和对通信系统性能的要求越来越高，更多的研究人员开始对群时延展开研究。尤其是近些年来，负群时延电路因其特殊的性能和在前馈放大器、天线阵列等领域的广泛应用，吸引了世界各国研究者的注意，成为又一个研究热点。然而目前负群时延电路的研究成果主要集中在西方发达国家，特别是美国和日本，国内对于这一领域还处在起步阶段。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于RL和RC的低通负群时延电路及其设计方法，根据需要的负群延时电路性能参数，如群时延τ0，插入损耗A，便利的计算出负群延时电路的输入参数，如电阻R,电感L,电容C。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于RL的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RL的谐振电路。所述的基于RLC的谐振电路由电阻R和电感L依次串联组成，所述的基于RLC的谐振电路并连在网络输入端口与网络输出端口之间。一种基于RL的低通负群时延电路的设计方法，其特征在于：首先，根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵，利用推导出的S参数矩阵中的插入损耗S21,由公式来求出电路的相位函数,在由群时延定义来求出群时延函数,最后在根据群时延和插入损耗综合出R、L的值，具体步骤如下：根据S参数理论，推导出提出的电路的S参数：其中R0是连接在网络输入、输出端口的特性阻抗；根据电路系统理论，设jω为电路的角频率，群时延公式为：其中由公式(1)、(2)、(3)可得在ω＝0时的群时延：另为，NGD电路最重要的特征是用ωc来表示NGD截止频率，且ωc是方程τ(ωc)＝0的根，可求得当ω＝0时，求得：令由(4)、(6)、(7)得：根据公式(8)、(9)，可以设置任意大小群时延τ0，插入损耗A，进而求得电阻R,电感L。一种基于RC的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RC的谐振电路。所述的基于RC的谐振电路由相互并联的电阻R和电容C组成，所述的基于RC的谐振电路串连在网络输入端口与网络输出端口之间。一种基于RC的低通负群时延电路的设计方法，其特征在于：首先，根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵，利用推导出的S参数矩阵中的插入损耗S21,由公式来求出电路的相位函数，在由群时延定义来求出群时延函数,最后在根据群时延和插入损耗综合出R、C的值，具体步骤如下：根据S参数理论，推导出电路的S参数：其中R0是连接在网络输入、输出端口的特性阻抗；根据电路系统理论，设jω为电路的角频率，群时延公式为：其中由公式(10)、(11)、(12)可得在ω＝0时的群时延:另为，NGD电路最重要的特性是用ωc来表示NGD截止频率，且ωc是方程τ(ωc)＝0的根，可求得当ω＝0时，求得令由(11)，(13)，(14)得根据公式(17)、(18)，可以设置任意大小群时延τ0，插入损耗A，进而求得电阻R,电容C。本专利技术的有益效果是：研究人员可以依据自己需要的负群延时电路性能参数，如群时延τ0，插入损耗A，便利的计算出负群延时电路的输入参数，如电阻R,电感L,电容C。附图说明图1为本专利技术基于RL的低通负群时延电路。图2为本专利技术基于RC的低通负群时延电路。图3为本专利技术基于RL的低通负群时延电路的插入损耗参数仿真结果示意图。图4为本专利技术基于RL的低通负群时延电路的群时延仿真结果示意图。图5为本专利技术基于RC的低通负群时延电路的插入损耗参数仿真结果示意图。图6为本专利技术基于RC的低通负群时延电路的群时延仿真结果示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种基于RL的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RL的谐振电路，所述的基于RLC的谐振电路由电阻R和电感L依次串联组成，所述的基于RLC的谐振电路并连在网络输入端口与网络输出端口之间。一种基于RL的低通负群时延电路的设计方法，其特征在于：首先，根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵，利用推导出的S参数矩阵中的插入损耗S21,由公式来求出电路的相位函数,在由群时延定义来求出群时延函数,最后在根据群时延和插入损耗综合出R、L的值，具体步骤如下：根据S参数理论，将Zp(jω)＝R+jωL带入中，推导出提出的电路的S参数：其中R0是连接在网络输入、输出端口的特性阻抗；本实施例中，R0＝50Ω。根据电路系统理论，设jω为电路的角频率，群时延公式为：其中由公式(1)、(2)、(3)可得在ω＝0时的群时延：另为，NGD电路最重要的特征是用ωc来表示NGD截止频率，且ωc是方程τ(ωc)＝0的根，可求得当ω＝0时，求得：令由(4)、(6)、(7)得：根据公式(8)、(9)，可以设置任意大小群时延τ0，插入损耗A，进而求得电阻R,电感L。本实施例中，根据公式(1)～(9)可以计算得出，当设定插入损耗为-5dB，群时延为-4ns时计算得出R＝32.1221Ω，L＝0.2936uH，当设定插入损耗为-6dB，群时延为-5ns时计算得出R＝25.1193Ω，L＝0.2518uH。如图3可得，在频率为0GHz时，当R＝32.1221Ω，L＝0.2936uH时，仿真结果可得插入损耗为-5dB。如图4可得，在频率为0GHz时，当R＝32.1221Ω，L＝0.2936uH时，仿真结果可得群时延为-4ns。如图3可得，在频率为0GHz时，当R＝25.1193Ω，L＝0.2518uH时，仿真结果可得插入损耗为-6dB。如图4可得，在频率为0GHz时，当R＝25.1193Ω，L＝0.2518uH时，仿真结果可得群时延为-5ns。由上述可知，仿真结果与计算结果完全相同，证明设计方法有效。如图2所示，一种基于RC的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RC的谐振电路，所述的基于RC的谐振电路由相互并联的电阻R和电容C组成，所述的基于RC的谐振电路串连在网络输入端口与网络输出端口之间。一种基于RC的低通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RL的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RL的谐振电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于RL的低通负群时延电路，其特征在于：包括信号源,所述的信号源与网络输入端口连接，所述的网络输入端口与网络输出端口，所述的网络输出端口外接负载，信号源的阻抗与负载阻抗均为R0，所述的网络输入端口与网络输出端口之间设置有基于RL的谐振电路。2.如权利要求1所述的一种基于RL的低通负群时延电路，其特征在于：所述的基于RLC的谐振电路由电阻R和电感L依次串联组成，所述的基于RLC的谐振电路并连在网络输入端口与网络输出端口之间。3.权利要求2所述的一种基于RL的低通负群时延电路的设计方法，其特征在于：首先，根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵，利用推导出的S参数矩阵中的插入损耗S21,由公式来求出电路的相位函数,在由群时延定义来求出群时延函数,最后在根据群时延和插入损耗综合出R、L的值，具体步骤如下：根据S参数理论，推导出提出的电路的S参数：其中R0是连接在网络输入、输出端口的特性阻抗；根据电路系统理论，设jω为电路的角频率，群时延公式为：其中由公式(1)、(2)、(3)可得在ω＝0时的群时延：另为，NGD电路最重要的特征是用ωc来表示NGD截止频率，且ωc是方程τ(ωc)＝0的根，可求得当ω＝0时，求得：令由(4)、(6)、(7)得：根据公式(8)、(9)，可以设置任意大小群时延τ0，插入损耗A，进而求得电阻R,电感L。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万发雨，李宁东，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32