CN113328717B - 基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路 - Google Patents

基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，具体包括：输入端口、三导体非对称耦合线、第一吸收电阻、第一传输线、第二吸收电阻、第二传输线和输出端口；其中，所述三导体非对称耦合线的结构左右对称，上下不对称设置；所述三导体非对称耦合线包括与输入端口相连的输入三导体非对称耦合线、与输出端口相连的输出三导体非对称耦合线。该新型负群时延微波电路能够实现双频负群时延特性，而且具有插入损耗小、负群时延工作频率与群时延值均调节灵活、输入输出端口阻抗匹配良好以及电路结构紧凑等特点。

Description

基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路
技术领域
本发明涉及一种微波电路，具体为一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路。
背景技术
群时延失真是电路或系统中具有挑战性的问题之一，它可能通过引入码间干扰而使信号失真，因此，基于负群时延电路的时延均衡技术应运而生，使得越来越多的学者展开了对高性能负群时延电路的研究。随着针对多访问和多功能应用的各种无线系统的快速发展，可以同时支持不同通信标准的多频带微波组件成为了技术的关键。为了满足多频带器件的时延均衡，增加负群时延电路工作频带的研究至关重要。
近年来，有许多学者对双频负群时延电路展开了研究。首个双频负群时延电路由复合左右手传输线构成，但该电路是反射型，需要宽带耦合器来实现端口匹配。之后有学者提出了基于缺陷地结构以及一对四分之一波长的开路分支线结构的双频负群时延电路，但是都无法实现端口的良好匹配。近期有国内学者提出无耗传输线加载电阻的负群时延电路，但是该电路的插损很大。为了减小插损，有学者提出了一种基于耦合环形带条的双频负群时延电路，但其两个工作频率无法独立控制。除此之外，现有的双频负群时延电路都无法实现频率比小于1.1。
发明内容
为了在实现双频负群时延微波电路的同时，解决插入损耗过大、两个负群时延工作频率之比无法小于1.1等问题，本发明公开了一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，具体包括：输入端口、三导体非对称耦合线、第一吸收电阻、第一传输线、第二吸收电阻、第二传输线和输出端口；其中，所述三导体非对称耦合线的结构左右对称，上下不对称设置；所述三导体非对称耦合线包括与输入端口相连的输入三导体非对称耦合线、与输出端口相连的输出三导体非对称耦合线；
所述输入三导体非对称耦合线包括第一输入导体、第二输入导体和第三输入导体；所述输出三导体非对称耦合线包括第一输出导体、第二输出导体和第三输出导体；
所述第一吸收电阻包括位于第一传输线两侧的第一输入吸收电阻和第一输出吸收电阻；所述第二吸收电阻包括位于第二传输线两侧的第二输入吸收电阻和第二输出吸收电阻；
所述第一输入导体和第三输入导体靠近输出端口的一侧为开路；所述第一输出导体和第三输出导体靠近输入端口的一侧为开路；
所述输入端口通过第二输入导体与第二输出导体相连接，之后与输出端口连接；
所述第一输入导体经第一输入吸收电阻与第一传输线相连接、之后经第一输出吸收电阻与第一输出导体连接构成上支路；所述第三输入导体经第二输入吸收电阻与第二传输线相连接、之后经第二输出吸收电阻与第三输出导体连接构成下支路。
进一步的，双频低插损负群时延的实现条件为：所述三导体非对称耦合线的长度为中心频率所对应波长的四分之一，第一传输线和第二传输线的长度为中心频率所对应波长的二分之一，上支路和下支路分别在第一工作频率和第二工作频率处产生负群时延进而实现双频低插损负群时延特性。
进一步的，通过改变第一输入导体和第三输入导体的宽度从而调节第一工作频率和第二工作频率对应的群时延值；通过改变第二输入导体的宽度从而调节第一工作频率和第二工作频率；通过改变第一传输线的宽度从而调节第一工作频率；通过改变第一输入导体与第二输入导体的距离以及第一吸收电阻的阻值，从而调节第一工作频率所对应的群时延值；通过改变第二传输线的宽度从而调节第二工作频率；通过改变第三输入导体与第二输入导体的距离以及第二吸收电阻的阻值，从而调节第二工作频率所对应的群时延值。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，该新型负群时延微波电路能够实现双频负群时延特性，而且具有插入损耗小、负群时延工作频率与群时延值均调节灵活、输入输出端口阻抗匹配良好以及电路结构紧凑等特点。
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是本发明一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路的原理图；
图2是本发明一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路的群时延曲线图；
图3是本发明一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路的S参数曲线图。
图中：1、输入端口，21、输入三导体耦合线，22、输出三导体耦合线，211、第一输入导体，212、第二输入导体，213、第三输入导体，221、第一输出导体，222、第二输出导体，223、第三输出导体，221、第一输出导体，222、第二输出导体，223、第三输出导体，31、第一输入吸收电阻，32、第一输出吸收电阻，4、第一传输线，51、第二输入吸收电阻，52、第二输出吸收电阻，6、第二传输线，7、输出端口。
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所示的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路包括，输入端口1、三导体非对称耦合线2、第一吸收电阻3、第一传输线4、第二吸收电阻5、第二传输线6和输出端口7；其中，所述三导体非对称耦合线2的结构左右对称，上下不对称；所述三导体非对称耦合线2包括与输入端口1相连的输入三导体非对称耦合线21、与输出端口7相连的输出三导体非对称耦合线22；
所述输入三导体非对称耦合线21包括第一输入导体211、第二输入导体212和第三输入导体213；所述输出三导体非对称耦合线22包括第一输出导体221、第二输出导体222和第三输出导体223；
所述第一吸收电阻3包括位于第一传输线4两侧的第一输入吸收电阻31和第一输出吸收电阻32；所述第二吸收电阻5包括位于第二传输线6两侧的第二输入吸收电阻51和第二输出吸收电阻52。
所述第一输入导体211和第三输入导体213靠近输出端口7的一侧为开路；所述第一输出导体221和第三输出导体223靠近输入端口1的一侧为开路。
所述输入端口1通过第二输入导体212与第二输出导体222相连接，之后与输出端口7连接。
所述第一输入导体211经第一输入吸收电阻31与第一传输线4相连接，之后经第一输出吸收电阻32与第一输出导体221连接构成上支路；所述第三输入导体213经第二输入吸收电阻51与第二传输线6相连接，之后经第二输出吸收电阻52与第三输出导体223连接构成下支路。
进一步的，双频低插损负群时延的实现条件为，所述三导体非对称耦合线2的长度为中心频率所对应波长的四分之一；第一传输线4和第二传输线6的长度为中心频率所对应波长的二分之一；上支路和下支路分别在第一工作频率和第二工作频率处产生负群时延，进而实现双频低插损负群时延特性。
进一步的，通过改变第一输入导体211和第三输入导体213的宽度可以调节第一工作频率和第二工作频率对应的群时延值；通过改变第二输入导体212的宽度可以调节第一工作频率和第二工作频率。
进一步的，通过改变第一传输线4的宽度可以调节第一工作频率，对应的群时延值变化微小；通过改变第一输入导体211与第二输入导体212的距离以及第一吸收电阻3的阻值，可以调节第一工作频率所对应的群时延值；通过改变第二传输线6的宽度可以调节第二工作频率，对应的群时延值变化微小；通过改变第三输入导体213与第二输入导体212的距离以及第二吸收电阻5的阻值，可以调节第二工作频率所对应的群时延值。
为了对本发明所提供的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路做进一步说明，下面以本发明技术方案为前提下进行实施的具体实例进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
具体实例：本实例列举了一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路在其中心工作频率为2GHz，频率比为1.055时的情况进行说明。如图2所示，本发明所述的基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路在第一工作频率1.946GHz处的群时延值为-1.0ns，在1.933GHz～1.959GHz的频率范围内，群时延均为负值；第二工作频率2.054GHz处的群时延值为-1.0ns，在2.043GHz～2.064GHz的频率范围内，群时延均为负值。如图3所示，本发明所述的基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路在第一工作频率1.946GHz处的插入损耗为1.4dB，输入输出端口的回波损耗为16.6dB，并且在1.933GHz～1.959GHz的频率范围内，回波损耗大于16.6dB；第二工作频率2.054GHz处的插入损耗为1.2dB，输入输出端口的回波损耗为17.3dB，在2.043GHz～2.064GHz的频率范围内，回波损耗大于17.6dB。说明了基于三导体非对称耦合线的负群时延微波电路能够实现双频负群时延特性，同时插入损耗低，具有良好的端口匹配特性。
综上所述，本发明所述的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路实现了双频负群时延特性，并且插入损耗小，输入输出端口匹配良好，同时具有设计方法简单等特点，非常适合应用于各类射频微波系统。
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)

1.一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，其特征在于，包括：输入端口(1)、三导体非对称耦合线(2)、第一吸收电阻(3)、第一传输线(4)、第二吸收电阻(5)、第二传输线(6)和输出端口(7)；其中，所述三导体非对称耦合线(2)的结构左右对称、上下不对称设置；所述三导体非对称耦合线(2)包括与输入端口(1)相连的输入三导体非对称耦合线(21)、与输出端口(7)相连的输出三导体非对称耦合线(22)；
所述输入三导体非对称耦合线(21)包括第一输入导体(211)、第二输入导体(212)和第三输入导体(213)；所述输出三导体非对称耦合线(22)包括第一输出导体(221)、第二输出导体(222)和第三输出导体(223)；
所述第一吸收电阻(3)包括位于第一传输线(4)两侧的第一输入吸收电阻(31)和第一输出吸收电阻(32)；所述第二吸收电阻(5)包括位于第二传输线(6)两侧的第二输入吸收电阻(51)和第二输出吸收电阻(52)；
所述第一输入导体(211)和第三输入导体(213)靠近输出端口(7)的一侧为开路；所述第一输出导体(221)和第三输出导体(223)靠近输入端口(1)的一侧为开路；
所述输入端口(1)通过第二输入导体(212)与第二输出导体(222)相连接，之后与输出端口(7)连接；
所述第一输入导体(211)经第一输入吸收电阻(31)与第一传输线(4)相连接、之后经第一输出吸收电阻(32)与第一输出导体(221)连接构成上支路；所述第三输入导体(213)经第二输入吸收电阻(51)与第二传输线(6)相连接、之后经第二输出吸收电阻(52)与第三输出导体(223)连接构成下支路。
2.根据权利要求1所述的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，其特征在于：双频低插损负群时延的实现条件为：所述三导体非对称耦合线(2)的长度为中心频率所对应波长的四分之一，第一传输线(4)和第二传输线(6)的长度为中心频率所对应波长的二分之一，上支路和下支路分别在第一工作频率和第二工作频率处产生负群时延进而实现双频低插损负群时延特性。
3.根据权利要求1所述的一种基于三导体非对称耦合线的双频低插损负群时延微波电路，其特征在于：通过改变第一输入导体(211)和第三输入导体(213)的宽度从而调节第一工作频率和第二工作频率对应的群时延值；通过改变第二输入导体(212)的宽度从而调节第一工作频率和第二工作频率；通过改变第一传输线(4)的宽度从而调节第一工作频率；通过改变第一输入导体(211)与第二输入导体(212)的距离以及第一吸收电阻(3)的阻值，从而调节第一工作频率所对应的群时延值；通过改变第二传输线(6)的宽度从而调节第二工作频率；通过改变第三输入导体(213)与第二输入导体(212)的距离以及第二吸收电阻(5)的阻值，从而调节第二工作频率所对应的群时延值。
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