CN109560830A - 一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，具体方案包括：介质基板、50Ω微带连接线、定值电阻、微带传输线、隔直电容、可变电阻、电阻偏置电路、变容二极管以及电容偏置电路；所述50Ω微带连接线包括输入微带连接线和输出微带连接线；所述定值电阻的一端与输入微带连接线相连，且另一端与输出微带连接线相连；所述微带传输线包括第一微带传输线和第二微带传输线。该电路结构能够实现中心频率和负群时延值独立可调，而且输入输出端口能够实现匹配，同时具有结构简单，易于调谐，设计灵活，制作成本低等特点。

Description

一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路

技术领域

本发明涉及电路结构领域，尤其涉及一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路。

背景技术

随着数据传输速率的不断提高，对信号完整性的要求也日益提高；而群时延特性是反应信号完整性的重要参数，群时延表示信号在传输系统中相位的线性度，当传输系统的群时延在某一频段内产生变化时，就会破坏信号相位的线性度，进而造成信号的失真。为了补偿群时延的变化，提出了基于负群时延特性的时延均衡器。由于负群时延电路具有独特的时延特性，目前被广泛应用于各种通信系统当中。近年来为了满足人们对无线通信系统日益增长的需求，可调射频终端得到了充分发展，微波器件作为射频前端的重要组成部分，可调微波器件的研究备受关注。

早期可调负群时延电路均是采用反射型电路结构，利用可变电阻实现负群时延值的可调，但是这种电路结构需要额外的耦合器来实现输入输出端口的匹配，额外器件的使用势必增加了电路尺寸，不便于系统集成。在后续的研究中，有学者利用分布式放大器，实现了负群时延值的可重构，通过改变放大器的增益系数实现了负群时延值的可调。但是这种电路需要多级放大器级联，这必然增加了电路尺寸，同时所需要多个不同的偏置电压来实现不同的增益系数，这也增加了系统设计的复杂度。有学者利用微带平行耦合线谐振器加载可变电阻的方法，实现了负群时延值的可调，同时电路结构紧凑。但是随着负群时延值的增加，端口匹配不断恶化。此外，以上电路均只能够实现负群时延值可调。有学者利用有限无载品质因数谐振器加载变容二极管实现了频率可调的负群时延电路，但是这种电路需要采用有耗介质来实现负群时延，因此很难实现负群时延值的可调。除此之外，有学者利用反射型负群时延电路同时加载可变电阻和变容二极管的方法，实现了中心频率和负群时延值均可调，但是在频率可调过程中，要求所需的耦合器具有宽带或频率可调的特性，这无疑增加了设计难度。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，具体方案包括：介质基板、50Ω微带连接线、定值电阻、微带传输线、隔直电容、可变电阻、电阻偏置电路、变容二极管以及电容偏置电路；所述50Ω微带连接线包括输入微带连接线和输出微带连接线；所述定值电阻的一端与输入微带连接线相连，且另一端与输出微带连接线相连；所述微带传输线包括第一微带传输线和第二微带传输线；所述隔直电容包括第一隔直电容、第二隔直电容、第三隔直电容和第四隔直电容；所述第一微带传输线的一端与输入微带连接线相连，所述第一微带传输线的另一端与第一隔直电容的一端相连；所述第二微带传输线的一端与输出微带连接线相连，所述第二微带传输线的另一端也与第一隔直电容的一端相连；第一隔直电容的另一端与可变电阻相连；所述电阻偏置电路包括偏置电阻、直流电压源、扼流电感和旁路电容；可变电阻的一端通过偏置电阻与直流电压源相连，另一端通过扼流电感接地；旁路电容的一端与直流电压源相连，另一端接地；所述变容二极管包括第一变容二极管、第二变容二极管和第三变容二极管；第一变容二极管通过第二隔直电容与可变电阻相连；第二变容二极管通过第三隔直电容与输入微带连接线相连；第三变容二极管通过第四隔直电容与输出微带连接线相连；所述电容偏置电路包括第一电容偏置电路、第二电容偏置电路以及第三电容偏置电路；第一电容偏置电路为第一变容二极管提供偏置电压，第二电容偏置电路为第二变容二极管提供偏置电压，第三电容偏置电路为第三变容二极管提供偏置电压；所述第一电容偏置电路包括偏置电阻、直流电压源以及旁路电容；第一变容二极管的一端通过偏置电阻与直流电压源相连，另一端接地；旁路电容一端与直流电压源相连，另一端接地；

进一步的，所述微可变电阻的阻值为R₁，所述第一变容二极管的电容值为C₁，通过调节电阻R₁和电容C₁的数值可以实现中心频率和负群时延值可调；

进一步的，所述第二变容二极管和第三变容二极管的电容值均为C₂，通过调节电容C₂的数值可以使输入输出端口实现匹配。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，该电路结构能够实现中心频率和负群时延值独立可调，而且输入输出端口能够实现匹配，同时具有结构简单，易于调谐，设计灵活，制作成本低等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的结构示意图；

图2是本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的群时延曲线图；

图3是本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的|S₁₁|参数曲线图；

图4是本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的|S₂₁|参数曲线图；

图中：1、介质基板，2、50Ω微带连接线，21、输入微带连接线，22、输出微带连接线，3、定值电阻，4、微带传输线，41、第一微带传输线，42、第二微带传输线，5、隔直电容，51、第一隔直电容，52、第二隔直电容，53、第三隔直电容，54、第四隔直电容，6、可变电阻，7、电阻偏置电路，71、电阻偏置电路中的偏置电阻，72、电阻偏置电路中的直流电压源，73、电阻偏置电路中的扼流电感，74、电阻偏置电路中的旁路电容，8、变容二极管，81、第一变容二极管，82、第二变容二极管，83、第三变容二极管，9、电容偏置电路，91、第一电容偏置电路，92、第二电容偏置电路，93、第三电容偏置电路，911、第一电容偏置电路中的偏置电阻，912、第一电容偏置电路中的直流电压源，913、第一电容偏置电路中的旁路电容。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，包括介质基板1、50Ω微带连接线2、定值电阻3、微带传输线4、隔直电容5、可变电阻6、电阻偏置电路7、变容二极管8以及电容偏置电路9；其中，所述50Ω微带连接线2包括输入微带连接线21和输出微带连接线22；所述定值电阻3的一端与输入微带连接线21相连，且另一端与输出微带连接线22相连；所述微带传输线4包括第一微带传输线41和第二微带传输线42；所述隔直电容5包括第一隔直电容51、第二隔直电容52、第三隔直电容53和第四隔直电容54；所述第一微带传输线41的一端与输入微带连接线21相连，所述第一微带传输线41的另一端与第一隔直电容51的一端相连；所述第二微带传输线42的一端与输出微带连接线22相连，所述第二微带传输线42的另一端也与第一隔直电容51的一端相连；第一隔直电容51的另一端与可变电阻6相连；所述电阻偏置电路7包括偏置电阻71、直流电压源72、扼流电感73和旁路电容74；可变电阻6的一端通过偏置电阻71与直流电压源72相连，另一端通过扼流电感73接地；旁路电容74的一端与直流电压源72相连，另一端接地；所述变容二极管8包括第一变容二极管81、第二变容二极管82和第三变容二极管83；第一变容二极管71通过第二隔直电容52与可变电阻6相连；第二变容二极管82通过第三隔直电容53与输入微带连接线21相连；第三变容二极管83通过第四隔直电容54与输出微带连接线22相连；所述电容偏置电路9包括第一电容偏置电路91、第二电容偏置电路92以及第三电容偏置电路93；第一电容偏置电路91为第一变容二极管81提供偏置电压，第二电容偏置电路92为第二变容二极管82提供偏置电压，第三电容偏置电路93为第三变容二极管83提供偏置电压；所述第一电容偏置电路91包括偏置电阻911、直流电压源912以及旁路电容913；第一变容二极管81的一端通过偏置电阻911与直流电压源912相连，另一端接地；旁路电容913一端与直流电压源912相连，另一端接地；

进一步的，所述微可变电阻6的阻值为R₁，所述第一变容二极管81的电容值为C₁，通过调节电阻R₁和电容C₁的数值可以实现中心频率和负群时延值可调；

进一步的，所述第二变容二极管82和第三变容二极管83的电容值均为C₂，通过调节电容C₂的数值可以使输入输出端口实现匹配。

实施例：

本实施例列举，中心频率可调范围为1GHz～1.65GHz；负群时延值可调范围为-1ns～-5ns进行说明，如图2所示，由状态1、2和3可以看出在中心频率为1GHz时，本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的负群时延值可调范围为-1ns～-5ns；由状态2、4和5可以看出在负群时延值固定为-3ns的条件下，本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路的中心频率可调范围为1GHz～1.65GHz。如图3所示，本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路在中心频率和负群时延值调节过程中，端口始终保持匹配(|S₁₁|<-30dB)。如图4所示，本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路在负群时延值由-1ns变化到-5ns的过程中，|S₂₁|由-23.7dB变化到-34.6dB，在中心频率由1GHz变化到1.65GHz的过程中，|S₂₁|由-23.7dB变化到-36.1dB。这都说明本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路实现了中心频率和负群时延值均可调的特性，同时具有良好的端口匹配。

本发明一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，由于采用了可变电阻和变容二极管，使得电路能够实现中心频率和负群时延值独立调谐的特性，并且实现了输入输出端口匹配，同时具有结构简单，易于调谐，设计灵活，制作成本低等特点，非常适合应用于各类射频微波电路中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，其特征在于，包括：介质基板(1)、50Ω微带连接线(2)、定值电阻(3)、微带传输线(4)、隔直电容(5)、可变电阻(6)、电阻偏置电路(7)、变容二极管(8)以及电容偏置电路(9)；

所述50Ω微带连接线(2)包括输入微带连接线(21)和输出微带连接线(22)；所述定值电阻(3)的一端与输入微带连接线(21)相连接、另一端与输出微带连接线(22)相连接；

所述微带传输线(4)包括第一微带传输线(41)和第二微带传输线(42)；所述隔直电容(5)包括第一隔直电容(51)、第二隔直电容(52)、第三隔直电容(53)和第四隔直电容(54)；所述第一微带传输线(41)的一端与输入微带连接线(21)相连接，所述第一微带传输线(41)的另一端与第一隔直电容(51)的一端相连接；所述第二微带传输线(42)的一端与输出微带连接线(22)相连接，所述第二微带传输线(42)的另一端与第一隔直电容(51)的一端相连接；第一隔直电容(51)的另一端与可变电阻(6)相连接；

所述电阻偏置电路(7)包括偏置电阻(71)、直流电压源(72)、扼流电感(73)和旁路电容(74)；所述可变电阻(6)的一端通过偏置电阻(71)与直流电压源(72)相连接、另一端通过扼流电感(73)接地；所述旁路电容(74)的一端与直流电压源(72)相连、另一端接地；

所述变容二极管(8)包括第一变容二极管(81)、第二变容二极管(82)和第三变容二极管(83)；第一变容二极管(81)通过第二隔直电容(52)与可变电阻(6)相连接；第二变容二极管(82)通过第三隔直电容(53)与输入微带连接线(21)相连接；第三变容二极管(83)通过第四隔直电容(54)与输出微带连接线(22)相连接；

所述电容偏置电路(9)包括第一电容偏置电路(91)、第二电容偏置电路(92)以及第三电容偏置电路(93)；第一电容偏置电路(91)为第一变容二极管(81)提供偏置电压，第二电容偏置电路(92)为第二变容二极管(82)提供偏置电压，第三电容偏置电路(93)为第三变容二极管(83)提供偏置电压；

所述第一电容偏置电路(91)包括偏置电阻(911)、直流电压源(912)以及旁路电容(913)；第一变容二极管(81)的一端通过偏置电阻(911)与直流电压源(912)相连接、另一端接地；所述旁路电容(913)一端与直流电压源(912)相连接、另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，其特征在于：所述微可变电阻(6)的阻值为R₁，所述第一变容二极管(81)的电容值为C₁，通过调节R₁和C₁的数值对所述负群时延电路的中心频率和负群时延值进行调节。

3.根据权利要求1所述的一种中心频率和群时延均可调的自匹配负群时延电路，其特征在于：所述第二变容二极管(82)和第三变容二极管(83)的电容值均为C₂，通过调节C₂的数值对所述负群时延电路的输入输出端口实现阻抗匹配。