[发明专利]一种宽带负群时延微波电路及其设计方法

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的宽带负群时延微波电路，其特征在于：

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。

3.根据权利要求2所述的宽带负群时延微波电路，其特征在于：

所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)

式中，θ为所述移相传输线的电长度，n为所述移相传输线的级数且其取值为正整数，k为下支路信号分配传输线相对于上支路信号分配传输线的能量分配因子。

4.根据权利要求1所述的宽带负群时延微波电路，其特征在于：

所述宽带负群时延微波电路在中心频率f₀处的群时延T的计算公式如下：

式中，n为所述移相传输线的级数且其取值为正整数，k为下支路信号分配传输线相对于上支路信号分配传输线的能量分配因子。

5.一种针对权利要求1所述宽带负群时延微波电路的设计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、确定所述宽带负群时延微波电路在中心工作频率f₀处的群时延T、可允许的最大插入损耗L_max和输入输出端口阻抗Z₀；

步骤2、选择移相传输线的级数n并计算下支路信号分配传输线相对于上支路信号分配传输线的能量分配因子k；

步骤3、计算所述宽带负群时延微波电路的插入损耗L；

步骤4、判断L是否小于L_max，是则进入步骤5，否则返回步骤2，重新选择n得到相应的k和L；

步骤5、计算第一隔离电阻与第二隔离电阻的电阻值；

步骤6、计算与所述宽带负群时延微波电路相对应的传输线特性参量，所述传输线特性参量至少包括上支路信号分配传输线和上支路信号合成传输线的特性阻抗Z₀₁、下支路信号分配传输线和下支路信号合成传输线的特性阻抗Z₀₂、移相传输线的特性阻抗Z₀₃以及移相传输线的电长度；

步骤7、将所述传输线特性参量转化为所述宽带负群时延微波电路对应传输线的物理尺寸；

步骤8、基于所述物理尺寸，在电磁数值仿真软件中对所述宽带负群时延微波电路进行建模与优化直至满足所述宽带负群时延微波电路的设计技术指标要求。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于：

计算下支路信号分配传输线相对于上支路信号分配传输线的能量分配因子k对应的公式为：