[發明專利]基于介質諧振器的非接觸式可調負群時延電路及構建方法

有效

• 申請號: 202111355973.3
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114171871B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 萬發雨;顧韜琛;杜宏宇
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12;H01P3/08;H01P11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了基于介質諧振器的非接觸式可調負群時延電路及構建方法，具體涉及微波工程技術領域，包括介質諧振器、介質基板、介質蓋板、以及至少一個支撐柱，介質基板與介質蓋板以彼此平行姿態通過各個支撐柱相連，各個支撐柱的上、下兩端分別垂直于介質基板、介質蓋板，通過計算獲得耦合電路的輸入回波損耗、插入損耗、一級群時延函數，獲得對應非接觸式可調負群時延電路中的各參數值，進一步得到相應的非接觸式可調負群時延電路。本發明的技術方案擁有耦合效果更好，負群時延值更大，可調范圍更廣的優點，并且能夠通過級聯實現多頻負群時延電路。

技術領域

本發明涉及微波工程技術領域，具體而言涉及基于介質諧振器的非接觸式可調負群時延電路及構建方法。

背景技術

在現代通信系統中，復雜的電路互連結構引起的群時延效應是信號失真的重要原因之一。為了避免由群時延引起的信號失真，常常采用負群時延電路作為均衡器來補償群時延的變化。負群時延指的是群時延為負值，即輸出信號比輸入信號提前出現這一異常的電磁傳播現象。群時延這一參量指的是相位關于角頻率的負導數，負群時延特性的相位會隨著頻率出現正變化率，這一參數反映了電路中信號相位的色散情況。愛因斯坦相對論中指出，在真空環境中沒有任何物質能夠超越光速，負群時延和超光速傳播看上去好像違背了常規認知，但在二十世紀七十年代Garrett和Mccummbe從理論上證明了：當介質中存在異常色散時波的群速度為負是存在的并且符合因果規律的，該理論的證實是在相對苛刻的條件下進行的。

近年來，負群時延現象已在電子電路中實現，并在各種通信系統中得到廣泛應用。國外已采用各種結構來實現負群時延電路或濾波器，比如缺陷微帶結構、缺陷接地結構、3-dB混合耦合器和傳輸線等，然而，這些研究中的結構都只能實現固定的中心頻率和負群時延，因此，研究設計中心頻率和群時延值可配置負群時延電路對于提高微波系統性能具有重要實際意義。目前大多可調諧負群時延電路采用加載可變電阻、變容二極管、pin二極管等接觸式方法來實現可調功能，缺少基于空間耦合的角度實現非接觸式可調負群時延電路的研究與設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于介質諧振器的非接觸式可調負群時延電路及構建方法，以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于介質諧振器的非接觸式可調負群時延電路，包括介質諧振器、介質基板、介質蓋板、以及至少一個支撐柱，介質基板與介質蓋板以彼此平行姿態通過各個支撐柱相連，各個支撐柱的上、下兩端分別垂直于介質基板、介質蓋板；

所述介質基板面向介質蓋板的一面為上表面，介質基板的底部接地，介質基板的上表面布設有環形微帶線、第一微帶線、以及第二微帶線，環形微帶線的任意一端與第一微帶線的一端相連，第一微帶線的另一端與第二微帶線的任意位置相連，第二微帶線的兩端分別連接輸入端口、輸出端口，輸入端口、輸出端口分別構成非接觸式可調負群時延電路的輸入端、輸出端；

介質諧振器設置于介質基板上表面對應環形微帶線所圍的區域內，介質諧振器的底部開設有通孔，通孔內部設有與第一調諧螺絲相匹配的螺紋，第一調諧螺絲的頂部與介質諧振器的底部相連，第一調諧螺絲與介質基板相垂直；

所述介質蓋板面向介質基板的一面布設有金屬調諧圓盤，金屬調諧圓盤的頂部開設有通孔，通孔內部設有與第二調諧螺絲相匹配的螺紋，第二調諧螺絲的頂部與金屬調諧圓盤的頂部相連，第二調諧螺絲與介質蓋板相垂直；

所述金屬調諧圓盤與介質諧振器在投影方向有重疊，介質諧振器、金屬調諧圓盤分別通過第一調諧螺絲、第二調諧螺絲的轉動，實現介質諧振器與金屬調諧圓盤縱面上的距離調節。

進一步地，金屬調諧圓盤位于介質諧振器的正上方。

進一步地，環形微帶線的內徑大于介質諧振器的外徑。

進一步地，介質諧振器等效為等效電感L、等效電阻R、等效電容C并聯組成的RLC電路，介質諧振器與環形微帶線耦合，根據以下公式：