CN114500196B - 一种平衡式双频差分负群时延微波电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平衡式双频差分负群时延微波电路，包括：差分结构平行双线输入端口A、差分结构平行双线输出端口B、介质板、四段双面平行带线、双面平行传输线、两组反相连接组合、双U型贴片、双异型金属板和耦合缝隙；本发明的技术方案解决了插入损耗过大、电路尺寸大、结构复杂等问题，达到了在实现负群时延微波电路的同时，实现抑制共模噪声的效果。本发明的技术方案能够实现双频差分负群时延特性，抑制共模噪声，改善群时延失真，而且具有插入损耗小、结构简单、电路尺寸小等特点。

Description

一种平衡式双频差分负群时延微波电路

技术领域

本发明涉及一种平衡式微波电路，具体而言，尤其涉及一种平衡式双频差分负群时延微波电路。

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，它会引入码间干扰而使信号失真，因此基于负群时延微波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微波电路的研究。在通信系统中，放大器的线性度是影响系统性能的重要指标。前馈放大器的出现，使得线性度的问题变得相对容易，但是其缺点在于所使用的延时线体积过大，直接影响了整体系统集成度的提高，而用负群时延微波电路替代延时线可以有效解决这一问题。在宽带导航系统中，群时延失真会导致相关峰变形，而相关峰的畸变将导致相关器难以确定此相关峰主峰的真正位置，即相关器采样点的中心可能并不是信号到达的真正时间，从而导致测距偏差。消除群时延偏差或者减小其对测距的影响，是实现高精度导航不可回避的技术难题。负群时延微波电路可以均衡群时延特性，进而提高双频宽带卫星导航系统的定位精度。

平衡式电路具有抑制环境噪声和电磁干扰的能力，得到了广泛的研究和使用。平衡式电路可以在频域中选择差模信号进行传输，并同时抑制共模噪声。已有的平衡式通信系统只能采用传统的正群时延补偿电路，会增加系统时延，不适合低时延通信系统的应用；已有的差分功率放大器也是只能采用传统的延迟线进行时间失配的补偿，但延迟线会增大放大器的尺寸，不适合小型化设备的应用。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种平衡式双频差分负群时延微波电路。本发明提供的电路尺寸小、结构简单、插入损耗小、具有差分负群时延特性且能实现双频段工作。

本发明采用的技术手段如下：

一种平衡式双频差分负群时延微波电路，包括：差分结构平行双线输入端口A、差分结构平行双线输出端口B、介质板、四段双面平行带线、双面平行传输线、两组反相连接组合、双U型贴片、双异型金属板和耦合缝隙；

所述差分结构平行双线输入端口A包括输入端口A+和输入端口A–；

所述差分结构平行双线输出端口B包括输出端口B+和输出端口B–；

所述四段双面平行带线包括第一双面平行带线、第二双面平行带线、第三双面平行带线和第四双面平行带线；所述第一双面平行带线的一端与输入端口A+相连接，另一端与双面平行传输线相连接；所述第二双面平行带线与输入端口A–相连接；所述第三双面平行带线的一端与输出端口B+相连接，另一端与双面平行传输线相连接；所述第四双面平行带线与输出端口B–相连接；

所述两组反相连接组合包括反相连接组合Ⅰ和反相连接组合Ⅱ；所述反相连接组合Ⅰ的一端与第二双面平行带线相连接，另一端与双面平行传输线相连接；所述反相连接组合Ⅱ的一端与第四双面平行带线相连接，另一端与双面平行传输线相连接；

所述双U型贴片位于介质板的上表面；所述双异型金属板位于介质板的下表面；

所述双U型贴片包括U型贴片Ⅰ和U型贴片Ⅱ；所述U型贴片Ⅰ和U型贴片Ⅱ的尺寸不相等；

所述双异型金属板包括异型金属板Ⅰ和异型金属板Ⅱ；所述异型金属板Ⅰ和异型金属板Ⅱ的尺寸不相等；

所述耦合缝隙包括第一耦合缝隙、第二耦合缝隙、第三耦合缝隙和第四耦合缝隙；所述第一耦合缝隙设置在U型贴片Ⅰ与双面平行传输线之间；所述第二耦合缝隙设置在U型贴片Ⅱ与双面平行传输线之间；所述第三耦合缝隙设置在异型金属板Ⅰ与双面平行传输线之间；所述第四耦合缝隙设置在异型金属板Ⅱ与双面平行传输线之间。

进一步地，所述U型贴片Ⅰ和所述异型金属板Ⅰ的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅰ和所述异型金属板Ⅰ的尺寸，调节第一负群时延工作频率。

进一步地，所述U型贴片Ⅱ和所述异型金属板Ⅱ的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅱ和所述异型金属板Ⅱ的尺寸，调节第二负群时延工作频率。

进一步地，所述第一耦合缝隙和所述第三耦合缝隙的宽度不固定，通过改变所述第一耦合缝隙和所述第三耦合缝隙的宽度，调节第一负群时延工作频率对应的群时延值。

进一步地，所述第二耦合缝隙和第四耦合缝隙的宽度不固定，通过改变所述第二耦合缝隙和第四耦合缝隙的宽度，调节第二负群时延工作频率对应的群时延值。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路，该微波电路能够实现双频差分负群时延特性，抑制共模噪声，改善群时延失真，而且具有插入损耗小、结构简单、电路尺寸小等特点。

2、本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路，能够达到在实现负群时延微波电路的同时，实现抑制共模噪声的效果，解决插入损耗过大、电路尺寸大、结构复杂等问题。

基于上述理由本发明可在微波电路等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明平衡式双频差分负群时延微波电路的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的差分群时延曲线图。

图3为本发明实施例提供的混合S参数幅度曲线图。

图中：1、输入端口A+；2、输入端口A–；3、输出端口B+；4、输出端口B–；5、介质板；6、四段双面平行带线；61、第一双面平行带线；62、第二双面平行带线；63、第三双面平行带线；64、第四双面平行带线；7、双面平行传输线；8、两组反相连接组合；81、反相连接组合Ⅰ；82、反相连接组合Ⅱ；9、双U型贴片；91、U型贴片Ⅰ；92、U型贴片Ⅱ；10、双异型金属板；101、异型金属板Ⅰ；102、异型金属板Ⅱ；11、耦合缝隙；111、第一耦合缝隙；112、第二耦合缝隙；113、第三耦合缝隙；114、第四耦合缝隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种平衡式双频差分负群时延微波电路，包括：差分结构平行双线输入端口A、差分结构平行双线输出端口B、介质板5、四段双面平行带线6、双面平行传输线7、两组反相连接组合8、双U型贴片9、双异型金属板10和耦合缝隙11；

所述差分结构平行双线输入端口A包括输入端口A+1和输入端口A–2；

所述差分结构平行双线输出端口B包括输出端口B+3和输出端口B–4；

所述四段双面平行带线6包括第一双面平行带线61、第二双面平行带线62、第三双面平行带线63和第四双面平行带线64；所述第一双面平行带线61的一端与输入端口A+1相连接，另一端与双面平行传输线7相连接；所述第二双面平行带线62与输入端口A–2相连接；所述第三双面平行带线63的一端与输出端口B+3相连接，另一端与双面平行传输线7相连接；所述第四双面平行带线64与输出端口B–4相连接；

所述两组反相连接组合8包括反相连接组合Ⅰ81和反相连接组合Ⅱ82；所述反相连接组合Ⅰ81的一端与第二双面平行带线62相连接，另一端与双面平行传输线7相连接；所述反相连接组合Ⅱ82的一端与第四双面平行带线64相连接，另一端与双面平行传输线7相连接；

所述双U型贴片9位于介质板5的上表面；所述双异型金属板10位于介质板5的下表面；

所述双U型贴片9包括U型贴片Ⅰ91和U型贴片Ⅱ92；所述U型贴片Ⅰ91和U型贴片Ⅱ92的尺寸不相等；

所述双异型金属板10包括异型金属板Ⅰ101和异型金属板Ⅱ102；所述异型金属板Ⅰ101和异型金属板Ⅱ102的尺寸不相等；

所述耦合缝隙11包括第一耦合缝隙111、第二耦合缝隙112、第三耦合缝隙113和第四耦合缝隙114；所述第一耦合缝隙111设置在U型贴片Ⅰ91与双面平行传输线7之间；所述第二耦合缝隙112设置在U型贴片Ⅱ92与双面平行传输线7之间；所述第三耦合缝隙113设置在异型金属板Ⅰ101与双面平行传输线7之间；所述第四耦合缝隙114设置在异型金属板Ⅱ102与双面平行传输线7之间。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述U型贴片Ⅰ91和所述异型金属板Ⅰ101的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅰ91和所述异型金属板Ⅰ101的尺寸，调节第一负群时延工作频率。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述U型贴片Ⅱ92和所述异型金属板Ⅱ102的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅱ92和所述异型金属板Ⅱ102的尺寸，调节第二负群时延工作频率。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述第一耦合缝隙111和所述第三耦合缝隙113的宽度不固定，通过改变所述第一耦合缝隙111和所述第三耦合缝隙113的宽度，调节第一负群时延工作频率对应的群时延值。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述第二耦合缝隙112和第四耦合缝隙114的宽度不固定，通过改变所述第二耦合缝隙112和第四耦合缝隙114的宽度，调节第二负群时延工作频率对应的群时延值。

实施例

本实施例列举了一种平衡式双频差分负群时延微波电路，在其两个工作频率分别为1.227GHz和1.575GHz的情况进行说明，具体如下：

如图2所示，本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路在其工作频率1.227GHz处的差分群时延值为-1.52ns，在1.218GHz～1.231GHz频率范围内，差分群时延均为负值；在其工作频率1.575GHz处的差分群时延值为-1.54ns，在1.566GHz～1.581GHz频率范围内，差分群时延均为负值。

如图3所示，本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路在差分负群时延的两个工作频率范围内差模信号的插入损耗均小于1.57dB，差模信号输入输出端口的回波损耗均大于17.1dB；共模信号的插入损耗均大于29.5dB，共模信号输入输出端口的回波损耗均小于0.37dB。

综上所述，本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路能够实现双频差分负群时延特性，可以有效地选择差模信号进行传输并且能够很好地抑制共模噪声，改善系统群时延特性，同时差模信号的插入损耗低，差模信号具有良好的端口匹配特性。同时，本发明提供的平衡式双频差分负群时延微波电路具有结构简单、电路尺寸小、插入损耗小等特点，非常适合应用于各类平衡式双频微波系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种平衡式双频差分负群时延微波电路，其特征在于，包括：差分结构平行双线输入端口A、差分结构平行双线输出端口B、介质板(5)、四段双面平行带线(6)、双面平行传输线(7)、两组反相连接组合(8)、双U型贴片(9)、双异型金属板(10)和耦合缝隙(11)；

所述差分结构平行双线输入端口A包括输入端口A+(1)和输入端口A–(2)；

所述差分结构平行双线输出端口B包括输出端口B+(3)和输出端口B–(4)；

所述四段双面平行带线(6)包括第一双面平行带线(61)、第二双面平行带线(62)、第三双面平行带线(63)和第四双面平行带线(64)；所述第一双面平行带线(61)的一端与输入端口A+(1)相连接，另一端与双面平行传输线(7)相连接；所述第二双面平行带线(62)与输入端口A–(2)相连接；所述第三双面平行带线(63)的一端与输出端口B+(3)相连接，另一端与双面平行传输线(7)相连接；所述第四双面平行带线(64)与输出端口B–(4)相连接；

所述两组反相连接组合(8)包括反相连接组合Ⅰ(81)和反相连接组合Ⅱ(82)；所述反相连接组合Ⅰ(81)的一端与第二双面平行带线(62)相连接，另一端与双面平行传输线(7)相连接；所述反相连接组合Ⅱ(82)的一端与第四双面平行带线(64)相连接，另一端与双面平行传输线(7)相连接；

所述双U型贴片(9)位于介质板(5)的上表面；所述双异型金属板(10)位于介质板(5)的下表面；

所述双U型贴片(9)包括U型贴片Ⅰ(91)和U型贴片Ⅱ(92)；所述U型贴片Ⅰ(91)和U型贴片Ⅱ(92)的尺寸不相等；

所述双异型金属板(10)包括异型金属板Ⅰ(101)和异型金属板Ⅱ(102)；所述异型金属板Ⅰ(101)和异型金属板Ⅱ(102)的尺寸不相等；

所述耦合缝隙(11)包括第一耦合缝隙(111)、第二耦合缝隙(112)、第三耦合缝隙(113)和第四耦合缝隙(114)；所述第一耦合缝隙(111)设置在U型贴片Ⅰ(91)与双面平行传输线(7)之间；所述第二耦合缝隙(112)设置在U型贴片Ⅱ(92)与双面平行传输线(7)之间；所述第三耦合缝隙(113)设置在异型金属板Ⅰ(101)与双面平行传输线(7)之间；所述第四耦合缝隙(114)设置在异型金属板Ⅱ(102)与双面平行传输线(7)之间。

2.根据权利要求1所述的平衡式双频差分负群时延微波电路，其特征在于，所述U型贴片Ⅰ(91)和所述异型金属板Ⅰ(101)的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅰ(91)和所述异型金属板Ⅰ(101)的尺寸，调节第一负群时延工作频率。

3.根据权利要求1所述的平衡式双频差分负群时延微波电路，其特征在于，所述U型贴片Ⅱ(92)和所述异型金属板Ⅱ(102)的尺寸不固定，通过改变所述U型贴片Ⅱ(92)和所述异型金属板Ⅱ(102)的尺寸，调节第二负群时延工作频率。

4.根据权利要求1所述的平衡式双频差分负群时延微波电路，其特征在于，所述第一耦合缝隙(111)和所述第三耦合缝隙(113)的宽度不固定，通过改变所述第一耦合缝隙(111)和所述第三耦合缝隙(113)的宽度，调节第一负群时延工作频率对应的群时延值。

5.根据权利要求1所述的平衡式双频差分负群时延微波电路，其特征在于，所述第二耦合缝隙(112)和第四耦合缝隙(114)的宽度不固定，通过改变所述第二耦合缝隙(112)和第四耦合缝隙(114)的宽度，调节第二负群时延工作频率对应的群时延值。