[发明专利]一种基于RLC的带通负群时延电路及其设计方法

说明书

一种基于RLC的带通负群时延电路及设计方法，其中带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RLC的谐振电路。在设计该种电路时，首先，根据S参数理论，推导出群时延电路的S参数矩阵。根据群时延的相关概念，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、C的值。

技术领域

本发明是涉及微波工程技术领域，具体的说是用于一种基于RLC的带通负群时延电路及设计方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于RLC的带通负群时延电路及设计方法，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，本发明采用以下技术方案：

一种基于RLC的带通负群时延电路，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RLC的谐振电路，其中基于RLC的谐振电路由电阻R、电感L、电容C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。

该种基于串联RLC带通负群时延电路的设计方法为：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、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；

电路中电容C满足：

式中ω₀为中心频率；

在中心频率ω₀时的S参数如下：

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)、(4)、(5)可得在中心频率ω₀时的群时延：

当ω＝ω₀时，由公式(3)得：

令