[发明专利]一种低损耗双频负群时延电路及设计方法

说明书

本发明公开了一种低损耗双频负群时延电路及设计方法，是由两个耦合微带线和三条微带传输线构成。本结构实现的中心频率点分别在1.9GHz和2.55GHz,实测反射系数S11均低于‑10dB,损耗S21均优于‑3dB。本发明既能产生双频点又能保持低衰减，实现了负群时延电路的小型化，降低电路的损耗和反射，提高群时延带宽和时延，可被用于天线阵列中以消除波束倾斜。

技术领域

本发明属于微波工程领域，具体涉及一种低损耗双频负群时延电路及设计方 法。

背景技术

负群时延(NGD)网络由于其在各种微波系统中的实际应用和潜在应用，近 年来引起了人们的广泛关注。在相控阵天线系统中，它们被用来缩短或消除延迟 线，提高前馈线性放大器的效率，并使阵列天线的波束斜视最小化。值得注意的 是，大多数NGD微波电路是建立在集总RLC网络上的，存在着集总元件在射频 和微波频率下的寄生参数效应问题。

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NGD电路的损耗和反 射，提高群时延带宽和时延，实现多频点的低损耗双频负群时延电路；本发明的 第二目的在于提供一种对电路进行优化的低损耗双频负群时延电路设计方法。

技术方案：本发明包括耦合微带线和多条微带传输线，所述耦合微带线的端 口1为输入端口、耦合微带线端口2为输出端口，耦合微带线的端口3和端口4 之间连接第一微带传输线，耦合微带线的端口5和端口6之间接第二微带传输线， 耦合微带线的端口7和端口8之间接第三微带传输线。

所述第一微带传输线的长度小于第二微带传输线的长度，第二微带传输线与 第三微带传输线的尺寸相同。

所述第二微带传输线与第三微带传输线的结构呈半圆形。

所述负群时延电路的电路结构为对称结构。

所述负群时延电路采用FR4板材，板材的厚度为1.6mm，尺寸为 61mm×98mm，介电常数为4.4，正切损耗角为0.02，且铜厚为0.035mm。

本发明还包括一种低损耗双频负群时延电路的设计方法，包括以下步骤：

(1)利用ADS仿真软件对所述负群时延电路中耦合微带线和多条微带传输 线的各项参数进行仿真设计优化，得到负群时延电路各电磁参数的尺寸；

(2)根据优化后的负群时延电路进行实物加工。

步骤(1)中，所述负群时延电路在L频段和S频段时，实现双频；在中心 频率为1.9GHz时，电路的实测群时延约为-0.95ns，电路的实测损耗S₂₁约为 -2.05dB，电路的实测反射S₁₁为-13.4dB；在中心频率为2.55GHz时，电路的实 测群时延约为-1.1ns，电路的实测损耗S₂₁约为-2.4dB，电路的实测反射S₁₁为-15.2dB。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：(1)实现了NGD电 路的小型化；(2)降低了电路的损耗和反射，同时，提高群时延带宽和时延， 实现多频点负群时延电路；(3)既能产生双频点又能保持低衰减；(4)能够消除天线阵列中波束倾斜的问题。

附图说明

图1本发明所述负群时延电路的结构示意图；

图2本发明所述负群时延电路的电路原理图；

图3本发明所述负群时延电路的电路模型图；

图4为本发明所述负群时延电路的群时延仿真结果示意图；

图5为本发明所述负群时延电路设计方法的S₂₁仿真结果示意图；

图6为本发明所述负群时延电路设计方法的S₁₁仿真结果示意图。