[发明专利]一种围栏型低损耗宽带负群时延补偿电路及其设计方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及微波工程技术领域，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。

背景技术

“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。

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。

发明内容

本发明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，以解决背景技术中所指出的插入损耗大、带宽窄、灵活性差等问题。

本发明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；

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；

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。

进一步地，所述开口接地环和接地金属片均为方形。

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。

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。

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。

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。