[發(fā)明專利]一種基于RL、RC和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路及其設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810913259.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN108832906A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬發(fā)雨;李寧東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H7/06
• 分類號(hào): H03H7/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明是一種基于RL、RC和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路及其設(shè)計(jì)方法，負(fù)群時(shí)延電路包括信號(hào)源,所述的信號(hào)源與網(wǎng)絡(luò)輸入端口連接，所述的網(wǎng)絡(luò)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)輸出端口連接，所述的網(wǎng)絡(luò)輸出端口外接負(fù)載，信號(hào)源的阻抗與負(fù)載阻抗均為R₀，所述的網(wǎng)絡(luò)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)輸出端口之間設(shè)置有兩組諧振電路，兩組諧振電路之間連接有低噪聲放大器，兩組諧振電路相同，均為基于RL的諧振電路或基于RC的諧振電路。該種負(fù)群時(shí)延電路的群時(shí)延、插入損耗可以任意設(shè)置，通過計(jì)算得出電路的參數(shù)電阻R、電感L、電容C，電路的插損可以為0，可以通過LNA來補(bǔ)償由RL和RC負(fù)群時(shí)延電路所帶來的損耗,提高群時(shí)延帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及微波工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是用于一種基于RL、RC和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)早期，美國(guó)科學(xué)家A.Sommerfeld和L.Brillouin提出了群時(shí)延為負(fù)的可能性后，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)“負(fù)群時(shí)延”頗受爭(zhēng)議，直到貝爾實(shí)驗(yàn)室的Chu和Wong第一次在激光脈沖穿過GaP:N樣品的實(shí)驗(yàn)中觀察到了負(fù)群速。此后，在其他光學(xué)、量子試驗(yàn)中，群速為負(fù)或大于光速也被多次被證實(shí)。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著左手材料等新型材料的發(fā)展和對(duì)通信系統(tǒng)性能的要求越來越高，更多的研究人員開始對(duì)群時(shí)延展開研究。尤其是近些年來，負(fù)群時(shí)延電路因其特殊的性能和在前饋放大器、天線陣列等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，吸引了世界各國(guó)研究者的注意，成為又一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而目前負(fù)群時(shí)延電路的研究成果主要集中在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是美國(guó)和日本，國(guó)內(nèi)對(duì)于這一領(lǐng)域還處在起步階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于RL、RC和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路及其設(shè)計(jì)方法，負(fù)群時(shí)延電路的群時(shí)延、插入損耗可以任意設(shè)置，通過計(jì)算得出電路的參數(shù)電阻R、電感L、電容C，電路的插損可以為0，可以通過LNA來補(bǔ)償由RL和RC負(fù)群時(shí)延電路所帶來的損耗,提高群時(shí)延帶寬。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于RL和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路，其特征在于：包括信號(hào)源,所述的信號(hào)源與網(wǎng)絡(luò)輸入端口連接，所述的網(wǎng)絡(luò)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)輸出端口連接，所述的網(wǎng)絡(luò)輸出端口外接負(fù)載，信號(hào)源的阻抗與負(fù)載阻抗均為R₀，所述的網(wǎng)絡(luò)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)輸出端口之間設(shè)置有兩組基于RL的諧振電路，兩組基于RL的諧振電路之間連接有低噪聲放大器，所述的基于RL的諧振電路由電阻R、電感L依次串聯(lián)組成，所述的基于RL的諧振電路并連在網(wǎng)絡(luò)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)輸出端口之間。

一種基于RL和低噪聲放大器的負(fù)群時(shí)延電路的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：確定合適的低噪聲放大器LNA并提出LNA的S參數(shù)模型；然后，根據(jù)S參數(shù)理論，推導(dǎo)出群時(shí)延電路的S參數(shù)矩陣，利用推導(dǎo)出的S參數(shù)矩陣中的插入損耗,由公式來求出電路的相位函數(shù),最后由群時(shí)延定義來求出群時(shí)延函數(shù)，同時(shí)明確低噪聲放大器LNA的反射系數(shù)和增益，群時(shí)延電路的帶寬，然后根據(jù)負(fù)群時(shí)延、增益、NGD帶寬和匹配水平綜合計(jì)算出NGD電路的參數(shù)電阻R、電感L，具體步驟如下：

首先,定義LNA的S參數(shù)模型：

式中r、t分別是LNA的反射系數(shù)和插入增益,

根據(jù)S參數(shù)理論，推導(dǎo)出電路的S參數(shù)：

其中R₀是連接在網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出端口的特性阻抗，

當(dāng)頻率ω＝0時(shí)，電路的S參數(shù)如下：

根據(jù)電路系統(tǒng)理論，設(shè)jω為電路的角頻率，群時(shí)延公式為：

其中

由公式(2)、(6)、(7)可得ω＝0的電路群時(shí)延：