一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法，由通过电容耦合的四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元组成；围栏型耦合单元由外围开口接地环、套于开口接地环内部的接地金属片及介质基板和下表面敷铜共同组成；四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节由半模衬底集成波导及加载在下表面金属层上的四方连续结构慢波网络组成，半模衬底集成波导通过远离围栏型耦合单元一侧加工的金属化通孔阵列连接至下表面金属层。本发明专利技术的负群时延补偿电路比传统负群时延补偿电路制作更加简单，提供了新的设计自由度，与传统负群时延补偿电路相比，该结构具有更低的插入损耗和易于实现多通带、宽带的传输特性。宽带的传输特性。宽带的传输特性。

【技术实现步骤摘要】
一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法


[0001]本专利技术涉及微波工程
，具体而言，涉及一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法。

技术介绍

[0002]“群时延”(Group Delay,GD)这一概念早在上世纪30年代就被提出，它是用来描述相位随着频率变化快慢程度的量，是通过相位对角频率求负导数得到的。群时延可以用来表征信号传输过程中产生的相位失真。输入信号包含不同频率分量，频率不同的信号传输所需的时间不同，经过系统后也会有各个频率分量对应的时延。绝大多数的电路元件(微波传输线、滤波器和功分器等)组合产生的响应均会呈现出正的群延时特性。然而，由于现代通信系统传输速率的飞速提升，系统工作频率的逐渐提高，经过系统所产生的正群时延是人们不愿意看到的。在射频系统中，对群时延进行色散补偿可以减小由于色散效应产生的信号波形畸变。此外，群时延还会对噪声特性产生不好的影响。由此可见，群延时使通信系统存在多个不稳定因素，并且这些缺陷通常是难以避免的。在微波传输线中，对所有频率的相位响应均为固定值的微带线是较难实现的，因此相位特性的不稳定会造成电路参数的恶化从而产生正群时延。这也使得如何实现对正群时延的反向补偿这一问题得到广泛的研究。在这样的大背景下，负群时延(Negative Group Delay，NGD)电路应运而生。
[0003]目前大多的负群时延微波电路都是基于RLC谐振器或是微带耦合实现，存在插入损耗大、带宽窄的缺点。而其中使用的集总元件往往只有一些规范标准值，限制了设计的灵活性。对于近年来提出的基于有耗传输线的负群时延电路和基于有限品质因数谐振器的交叉耦合电路，其理论都非常复杂，设计难度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法，以解决
技术介绍
中所指出的插入损耗大、带宽窄、灵活性差等问题。
[0005]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，由四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元组成，所述四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元依靠电容耦合；
[0006]其中，所述围栏型耦合单元由外围开口接地环、套于开口接地环内部的接地金属片以及介质基板和下表面敷铜共同组成，所述开口接地环的开口方向与四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节的开放侧方向一致；
[0007]所述四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节由在介质基板上表面敷铜的半模衬底集成波导以及加载在下表面金属层上的四方连续结构慢波网络组成，所述半模衬底集成波导通过远离围栏型耦合单元一侧加工的金属化通孔阵列连接至下表面金属层。
[0008]进一步地，所述开口接地环和接地金属片均为方形。
[0009]进一步地，所述开口接地环外围接地的金属化通孔H1位于开口接地环开口方向的正后方，接地金属片内部接地的金属化通孔H2位于接地金属片的中心位置。
[0010]进一步地，所述半模衬底集成波导包括微带线和上表面金属层，所述微带线和上表面金属层组成的结构为T形状。
[0011]进一步地，所述四方连续结构加载型半模衬底集成波导和围栏型耦合单元以所述开口接地环的开口方向为对称轴对称布设。
[0012]进一步地，所述四方连续结构慢波网络由下表面金属层蚀刻的N个直接连接的四方连续型单元构成，N为大于等于1的正整数。
[0013]进一步地，所述四方连续结构慢波网络设置在金属化通孔H1与金属化通孔阵列之间。
[0014]本专利技术还提供一种针对上述所述的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路的设计方法，包括以下步骤：
[0015]S1.根据S参数的理论，推导出负群时延补偿电路的S参数矩阵，得到电路的反射系数|S
11
|和传输系数|S
21
|；
[0016]S2.由负群时延定义来推导出群时延的表达式τ
g
(ω)，式中，c表示真空中的光速，n
g
(ω)表示群折射率；
[0017]S3.通过HFSS仿真软件对该负群时延补偿电路的|S
11
|、|S
21
|、τ
g
(ω)和传输相位进行仿真，经过电磁参数优化之后确定负群时延补偿电路基本参数的尺寸。
[0018]进一步地，步骤S2所述群时延的表达式τ
g
(ω)如下：
[0019][0020]式中，l表示介质长度。
[0021]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本专利技术通过围栏型耦合单元与四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节的整体耦合结构产生的等效负电容，等效出具有负介电常数性质的材料，然后结合具有负磁导率的围栏型耦合单元，形成同时具有负介电常数和负磁导率的左手材料，以此形成一种耦合式的负群时延补偿电路。
[0022]本专利技术的负群时延补偿电路仅由四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节以及围栏型耦合单元组成，比传统的负群时延补偿电路制作更加简单，提供了新的设计自由度；且通过半模衬底集成波导底面加载的四方连续结构慢波网络，使得本结构与传统的负群时延补偿电路相比，具有更低的插入损耗和易于实现多通带、宽带的传输特性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的围栏型耦合单元示意图；
[0025]图3为本专利技术的上表面金属层示意图；
[0026]图4为本专利技术的下表面金属层示意图；
[0027]图5为本专利技术的负群时延补偿电路的|S
11
|和|S
21
|仿真结果示意图；
[0028]图6为本专利技术的负群时延补偿电路的群时延仿真结果示意图；
[0029]图7为本专利技术的负群时延补偿电路的传输相位仿真结果示意图；
[0030]图标：1
‑
上表面金属层，2
‑
介质基板，3
‑
下表面金属层，4
‑
金属化通孔阵列，5
‑
微带线，6
‑
四方连续结构慢波网络，7
‑
开口接地环，8
‑
接地金属片，9
‑
金属化通孔H1，10
‑
金属化通孔H2。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0032]实施例1
[0033]参考图1所示的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，由四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元组成，所述四方连续结构加载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，其特征在于，由四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元组成，所述四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节和围栏型耦合单元依靠电容耦合；其中，所述围栏型耦合单元由外围开口接地环(7)、套于开口接地环(7)内部的接地金属片(8)以及介质基板(2)和下表面敷铜共同组成，所述开口接地环(7)的开口方向与四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节的开放侧方向一致；所述四方连续结构加载型慢波半模衬底集成波导传输节由在介质基板(2)上表面敷铜的半模衬底集成波导以及加载在下表面金属层(3)上的四方连续结构慢波网络(6)组成，所述半模衬底集成波导通过远离围栏型耦合单元一侧加工的金属化通孔阵列(4)连接至下表面金属层(3)。2.如权利要求1所述的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，其特征在于，所述开口接地环(7)和接地金属片(8)均为方形。3.如权利要求1所述的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，其特征在于，所述开口接地环(7)外围接地的金属化通孔H1(9)位于开口接地环(7)开口方向的正后方，接地金属片(8)内部接地的金属化通孔H2(10)位于接地金属片(8)的中心位置。4.如权利要求1所述的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，其特征在于，所述半模衬底集成波导包括微带线(5)和上表面金属层(1)，所述微带线(5)和上表面金属层(1)组成的结构为T形状。5.如权利要求1所述的围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路，其特征在于，所述半模衬底集成波...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永茂，王未来，江婉，刘达吏，廖超，
申请(专利权)人：成都云康讯达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：