基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路及实现方法，由在FR4基板上镀铜的耦合微带线CL和镀铜的开路微带线TL组成；所述开路微带线TL包括开路微带线TL

【技术实现步骤摘要】
基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路及实现方法
本专利技术涉及负群时延电路及实现方法，尤其涉及一种基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路及实现方法。
技术介绍
随着现代通信系统复杂度的提高，射频电路的群时延(GD)特性越来越受到人们的关注。为了避免由群时延变化引起的信号失真，常常采用群时延均衡器来恢复信号的失真。近年来，负群时延(NGD)电路常被用来补偿系统时延。此外，NGD电路在各种通信系统中也有着广泛运用，例如提高前馈线性化放大器的效率，缩短延迟线，实现放大器的小型化，增强模拟反馈放大器的带宽。解决相控阵天线系统中的波束倾斜问题，实现非福斯特元件。在微波电路中，串联和并联RLC谐振器被广泛用于实现NGD电路。这些NGD电路中的大多数都需要集总元件(例如电容器和电感器)，但是这些集总元件值往往只有一些规范标准值，不能实现任意值限制了设计的灵活性，其次集总元件的寄生参数增加了在微波频率下的实现NGD电路的难度。为了克服这些问题，研究者提出了采用分布式电路来实现的NGD电路。但是分布式负群时延电路往往面临着高的电路损耗。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种降低负群时延电路的损耗和反射、提高群时延的基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路。技术方案：本专利技术所述的负群时延电路，由在FR4基板上镀铜的耦合微带线CL和镀铜的开路微带线TL组成；所述开路微带线TL包括开路微带线TL1和开路微带线TL2；所述耦合微带线CL与开路微带线TL1组成的结构为C形状；耦合微带线CL与开路微带线TL2结构为I形状；结构为IC形状，且结构对称。所述耦合微带线CL的等效电路有四个端口，分别为第一端口(1)、第二端口(2)、第三端口(3)和第四端口(4)。所述开路微带线TL1与开路微带线TL2相同；所述第三端口(3)和第四端口(4)分别与开路微带线TL1、开路微带线TL2连接；所述第一端口(1)和第二端口(2)作为整个电路的输入输出端口。所述的基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路的实现方法，包括步骤如下(1)计算开路微带线的输入阻抗；(2)计算耦合微带线的本身的S参数矩阵；(3)计算整个电路的S参数矩阵，求出电路相位函数，求出群时延函数τ(ω)；(4)确定电路各个参数的尺寸。所述步骤(3)中结合开路微带线的输入阻抗和耦合微带线的S参数计算整个电路的S参数矩阵、插入损耗S21和反射系数S11。所述步骤(3)中由群时延定义来求出群时延函数τ(ω)。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：1、降低了负群时延电路的损耗和反射；2、提高群时延带宽和时延；3、提供了设计灵活的负群时延电路的实现方法。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2中(a)为本专利技术的NGD电路原理图、(b)为本专利技术的NGD等效电路图；图3为本专利技术的NGD电路结构模型图；图4为本专利技术的NGD电路的群时延仿真结果示意图；图5为本专利技术的NGD电路的S11仿真结果示意图；图6为本专利技术的NGD电路的S21仿真结果示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。图2(a)为本专利技术的NGD电路原理图，由耦合微带线CL与2条相同开路微带线(开路微带线TL1和开路微带线TL2)组成的，其中耦合微带线有①、②、③和④四个端口，且端口③和④分别连接开路微带线TL1、开路微带线TL2，开路微带线TL1和开路微带线TL2完全相同的，端口①和②分别作为整个电路的输入输出端口。此外，耦合微带线(CL)中的R0和k分别表示耦合线的特征阻抗和耦合系数，且R0＝50Ω，开路微带线(TL1)中的R0为特征阻抗，a表示衰减损耗且τ为时延。图2(b)为本专利技术的NGD电路等效电路图，详细实现步骤如下：步骤一，由耦合微带线的理论知识可知，该耦合线的S参数矩阵可作如下：其中，步骤二，根据微带线理论，令s＝jw，其中s是拉普拉斯变量和w角频率变量，所以开路的微带线的输入阻抗可作如下表示：Zin(s)＝R0(1+a2e-2sτ)/(1-a2e-2sτ)，(2)步骤三，根据微波电路中的S参数理论，在结合等式(1)和(2)，可知提出的IC形负群时延电路的反射系数和传输系数分别可表达为：S11＝S22＝k2(R02-Zin2)/[k12(Zin-R0)2-(Zin+R0)2]，(3)S21＝S12＝2k1(Zin2+R02)/[(Zin+R0)2-k12(Zin-R0)2]，(4)令τ(ω)为电路的群时延变量，由群时延的表达式可求得整个电路的群时延：步骤四，采用图1为本专利技术的NGD电路结构示意图，并且该电路结构是对称结构；图3为本专利技术的NGD电路结构模型图，选用FR4板材，该板材的厚度是1.6mm，尺寸是26mm×33mm，介电常数是4.4，正切损耗角为0.12，且镀铜厚为0.035mm。利用仿真软件ADS对提出的电路进行仿真设计优化，可得到如表1所示的NGD电路基本参数尺寸：表1NGD电路基本参数尺寸图4为本专利技术的NGD电路的群时延，图5为专利技术的NGD电路的S11仿真结果示意图、图6为专利技术的NGD电路的S21仿真结果示意图。基于ADS仿真软件对该NGD电路在1.5GHz～1.9GHz进行仿真。由ADS仿真示意图可知：该NGD电路工作于S频段，在中心频率1.72GHz时，电路的群时延约为-3.5ns，电路的反射S11约为-16dB，电路的损耗S21约为-1.7dB；由计算示意图可知：本专利技术的NGD电路工作于S频段，在中心频率1.73GHz时，电路的群时延约为-3.2ns，电路的反射S11约为-14dB，电路的损耗S21约为-1.9dB。计算与仿真值基本吻合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路，其特征在于：由在FR4基板上镀铜的耦合微带线CL和镀铜的开路微带线TL组成；所述开路微带线TL包括开路微带线TL

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路，其特征在于：由在FR4基板上镀铜的耦合微带线CL和镀铜的开路微带线TL组成；所述开路微带线TL包括开路微带线TL1和开路微带线TL2；所述耦合微带线CL与开路微带线TL1组成的结构为C形状；耦合微带线CL与开路微带线TL2结构为I形状；结构为IC形状，且结构对称。


2.根据权利要求1所述的耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路，其特征在于，所述耦合微带线CL的等效电路有四个端口，分别为第一端口(1)、第二端口(2)、第三端口(3)和第四端口(4)。


3.根据权利要求1所述的耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路，其特征在于，所述开路微带线TL1与开路微带线TL2尺寸相同。


4.根据权利要求2或3所述的耦合微带线的IC形低损耗负群时延电路，其特征在于，所述第三端口(3)和第四端口(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：万发雨，杨蓉，李宁东，布莱斯，
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