CN214153150U - 蟹形双频带负群时延电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种蟹形双频带负群时延电路，包括耦合线，传输线和连接线；所述传输线包括第一传输线和第二传输线，所述耦合线包括第一耦合线、第二耦合线、第三耦合线和第四耦合线，所述连接线包括第一连接线和第二连接线；所述第一连接线依次与第一耦合线、第一传输线、第二耦合线和第二连接线直线连接；所述第三耦合线依次与第二传输线和第四耦合线连接；所述第一耦合线与第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线尺寸相同，第三耦合线对齐并行设置在第一耦合线上面；第四耦合线对齐并行设置在第二耦合线上面。本实用新型能够在两个频带内实现负群时延，且具备较低的信号损耗，可以便利的得到性能良好的负群时延电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种时延电路，尤其涉及一种蟹形双频带负群时延电路。
背景技术
二十一世纪以来，负群时延电路因其特殊的性能，成为了研究热点。但是目前的负群时延(NGD)电路大多为单频带电路，因为双频带电路的设计难度较大。为了使NGD电路能在不同频段工作，双频带电路是必需的。目前存在利用双平面U形缺陷结构实现的小型化双频带电路，其第一中心频率和第二中心频率分别由缺陷微带结构(DMS)和缺陷接地结构(DGS)确定。但是，这种结构中严重的信号衰减的极大地影响了电路的使用。
发明内容
发明目的：本实用新型旨在提供一种蟹形双频带负群时延电路，解决双频带电路损耗大问题。
技术方案：本实用新型所述的蟹形双频带负群时延电路，包括耦合线，传输线和连接线；所述传输线包括第一传输线和第二传输线，所述耦合线包括第一耦合线、第二耦合线、第三耦合线和第四耦合线，所述连接线包括第一连接线和第二连接线；所述第一连接线依次与第一耦合线、第一传输线、第二耦合线和第二连接线直线连接；所述第三耦合线依次与第二传输线和第四耦合线连接；所述第一耦合线与第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线尺寸相同，第三耦合线对齐并行设置在第一耦合线上面；第四耦合线对齐并行设置在第二耦合线上面。
所述第二传输线包括第一直线段、第二直线段和半圆段，所述第一直线段与第二直线段对称的连接在半圆段两端。
所述半圆段的圆心与第一传输线的中点在一条垂直线上。
所述耦合线，传输线和连接线采用铜印制在板材上。
所述传输线的宽度由传输线的特性阻抗或工作频率确定。
所述第三耦合线与第一耦合线的间距、第四耦合线与第二耦合线的间距由耦合线的耦合系数决定。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点能够在两个频带内实现负群时延，且具备较低的信号损耗，可以便利的得到需要的性能良好的负群时延电路。
附图说明
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型的等效框图；
图3为本实用新型的结构示意图；
图4为本实用新型的ADS版图模型；
图5为本实用新型的群时延仿真结果示意图；
图6为本实用新型的S21仿真结果示意图；
图7为本实用新型的S11仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
由图1和图2可知，本实用新型所述的蟹形双频带负群时延电路，包括耦合线CL，传输线TL和连接线；所述传输线包括第一传输线TL1和第二传输线TL2，所述耦合线CL包括第一耦合线、第二耦合线、第三耦合线和第四耦合线，所述连接线包括第一连接线和第二连接线；所述第一连接线依次与第一耦合线、第一传输线、第二耦合线和第二连接线直线连接；所述第三耦合线依次与第二传输线和第四耦合线连接；所述第一耦合线与第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线尺寸相同，第三耦合线对齐并行设置在第一耦合线上面；第四耦合线对齐并行设置在第二耦合线上面。所述第二传输线包括第一直线段、第二直线段和半圆段，所述第一直线段与第二直线段对称的连接在半圆段两端。所述半圆段的圆心与第一传输线的中点在一条垂直线上。电路参考阻抗R0为50Ω。
第一传输线TL1用于避免耦合线CL开口端之间的耦合，它的电效应可忽略。第二传输线TL2的物理长度d、电长度θ、具有时延τ之间存在关系：
其中V是信号波速度，ω是角频率变量。
根据传输线TL耦合线理论，若负载为完全匹配，则反馈损耗TL的S参数可表示为
通过衰减系数a可知，频率与传输线TL的损耗无关。由于耦合线CL的两个部分完全相同，由耦合系数k定义，其奇偶数模阻抗分别为：
为了简化分析，假定它们不存在延迟，并且接入端口理想地与R0匹配。耦合线CL端口的S参数表示为
其中
图2为本实用新型电路等效框图，建立耦合线CL四个端口的功率波am和bm(m＝{1,2…,8})。由第一传输线TL1的特性可得：
由第二传输线TL2特性，可得：
根据端口号，存在S矩阵关系为
求解(6)(7)(8)的方程组后，透射系数S21与反射系数S11表示为
S参数模可表示为
传输相位表示为
其中，
通过传输系数定义群时延为
将式(16)代入式(13)得
τt(ω)＝τd(ω)-τn(ω) (17)
其中，
图3是本实用新型结构示意图，该电路结构是对称结构。ADS对NGD电路尺寸进行优化，结果如表1所示。
表1 NGD电路基本参数尺寸
图4是本实用新型NGD电路ADS版图模型，采用FR4板材，该板材的厚度1.6mm，尺寸55mm×60mm，介电常数4.4，正切损耗角0.02，铜厚0.035mm。
基于ADS电磁仿真软件对该NGD电路在1.6～2.8GHz进行仿真。图5-图7分别为本实用新型NGD电路的群时延、S21、S21仿真结果和计算结果示意图。由图5-图7仿真结果可知，该NGD电路工作于S段，在频率分别为1.9GHz,2.55GHz时，存在约为-0.9ns,-1ns的群时延，电路对应的损耗S21分别约为-1.2dB,-1.7dB，电路的反射S11分别约为-18dB,-19dB。由图5-图7计算结果可知，该NGD电路工作于S频段，在频率分别为1.9GHz,2.55GHz时，存在约为-0.3ns,-0.4ns的群时延，电路对应的损耗S21分别约为-1.3dB,-1.6dB，电路的反射S11分别约为-19dB,-23dB，计算值与仿真结果吻合。
本实用新型中的耦合线，传输线和连接线的尺寸可以根据需要和应用场合调整。传输线的宽度影响传输线的特性阻抗z，传输线的宽度越大，工作频率越低。耦合线的间距改变耦合器的耦合系数k，间距增大，时延变小，S21变大，变小。传输线TL2的长度正常，频率降低，对时延，S21和S11的性能几乎没有影响。
Claims (6)
1.一种蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：包括耦合线，传输线和连接线；所述传输线包括第一传输线和第二传输线，所述耦合线包括第一耦合线、第二耦合线、第三耦合线和第四耦合线，所述连接线包括第一连接线和第二连接线；所述第一连接线依次与第一耦合线、第一传输线、第二耦合线和第二连接线直线连接；所述第三耦合线依次与第二传输线和第四耦合线连接；所述第一耦合线与第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线尺寸相同，第三耦合线对齐并行设置在第一耦合线上面；第四耦合线对齐并行设置在第二耦合线上面。
2.根据权利要求1所述的蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：所述第二传输线包括第一直线段、第二直线段和半圆段，所述第一直线段与第二直线段对称的连接在半圆段两端。
3.根据权利要求2所述的蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：所述半圆段的圆心与第一传输线的中点在一条垂直线上。
4.根据权利要求1所述的蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：所述耦合线、传输线和连接线采用铜印制在板材上。
5.根据权利要求1所述的蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：所述传输线的宽度由传输线的特性阻抗或工作频率确定。
6.根据权利要求1所述的蟹形双频带负群时延电路，其特征在于：所述第三耦合线与第一耦合线的间距、第四耦合线与第二耦合线的间距由耦合线的耦合系数决定。
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| CN202120356815.9U CN214153150U (zh) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | 蟹形双频带负群时延电路 |
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| CN (1) | CN214153150U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113964466A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-21 | 南京信息工程大学 | 一种基于十字谐振器的四频段负群时延微波电路 |
| CN114171871A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 南京信息工程大学 | 基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路及构建方法 |
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2021
- 2021-02-09 CN CN202120356815.9U patent/CN214153150U/zh active Active
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| CN114171871A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 南京信息工程大学 | 基于介质谐振器的非接触式可调负群时延电路及构建方法 |
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