基于带线环形器的非互易负群时延电路

负群时延电路(NGDC)在诸多工程技术领域拥有广泛的应用前景。针对当前无源非互易负群时延电路的研究空白,提出了基于带线环形器的负群时延电路。从带线环形器等效电路的S参数出发,通过数学分析指出环形器具有正向群时延为正、反向群时延为负这一非互易特征;负群时延值与环形器端口等效输入电纳的斜率成正比,与等效输入电导成反比。为验证理论计算,设计并加工制作了一个中心频率为2.05 GHz的三角形带线环形器,并对其性能进行了测试。测试的正向群时延为0.7 ns左右,反向负群时延最大为-0.9 ns,负群时延带宽超过400 MHz。测试数据验证了数学分析,可为研究环形器组成的非互易负群时延电路提供一定的参考。

波峰型低损耗负群时延微波电路研究

本文提出了一种波峰形状的低损耗微波负群时延微带电路,该电路主要由四条相同的微带传输线,两条相同的耦合微带线以及T形连接器组成.依据等效电路拓扑结构,基于微波电路理论推导出电路的S参数模型以及负群时延公式.利用ADS仿真软件对电路结构进行优化,并进行了实物的加工与测试.测试结果表明:在中心频率1.017 GHz时,电路的最大群时延为-2.46 ns,插入损耗为-2.1 dB以及反射损耗为-13 dB.实测结果与仿真结果以及理论模型结果具有很好的一致性.

负群时延电路研究综述:特征、现状与展望

近年来,负群时延电路由于其异常的电磁波传播特性及广泛的应用前景备受关注。首先,介绍了负群时延与超光速现象的相关概念,阐述了负群时延现象的产生机理及负群时延电路的频域特征;然后,重点讨论了基于左手材料、谐振器与耦合微带线3种主要负群时延电路的组成形式与特点;指出了目前电路的主要问题在于其固有的高损耗、窄带宽特点及负群时延值极限;最后,对负群时延电路未来的研究方向进行了展望,以期为负群时延电路的研究与应用提供一定的参考。

一种基于耦合线和环形微带线的负群时延电路

负群时延电路(NGDC)在微波系统中有着广泛应用,文中提出了一种基于有损耦合线和环形微带线的负群时延电路。该电路由耦合线和微带传输线组成。基于射频领域中偶模-奇模分析方法,分析该电路的偶模和奇模的输入导纳,得到电路的S参数。利用HFSS电磁仿真软件对该负群时延电路结构做了优化设计,实物加工并测试。测试结果表明:在中心频率2.36 GHz时,该电路的负群时延值约为-1.4 ns,插入损耗S21约为-3.9 dB,反射系数S11约为-9.5 dB,实测与仿真结果吻合。这种新颖的负群时延电路结构简单、信号损耗小、易于加工,可用于微波和无线通信等领域。

中心频率和负群时延可调带阻滤波器的设计

采用耦合线设计了一种中心频率和负群时延NGD可调的带阻滤波器,可调的中心频率和负群时延分别由变容二极管和PIN二极管来实现.为了改善回波损耗,设计了具有输入/输出阻抗匹配的可调带阻滤波器.仿真和测试结果表明,单独调节时,中心频率和负群时延的调节范围分别为1.450GHz^1.870GHz和-2ns^-30ns;同时调节时,可调范围分别为1.680GHz^1.860GHz和-4ns^-14ns.

一种新型的可配置传输型微带负群时延电路

提出了一种基于有耗微带耦合谐振单元的传输型负群时延电路,该电路利用电阻加载的方式实现负群时延值的灵活调节.微带耦合谐振单元电路中采用了开路扇形线结构,有效减小了电路尺寸.基于有耗耦合线谐振单元的等效网络模型,分析了加载电阻及耦合系数对信号传输及负群时延特性的影响,并对整体微带电路进行了三维电磁仿真分析.设计加工了一款两级传输型负群时延电路实验样品,在耦合谐振器特定位置分别加载100~300Ω范围内不同阻值电阻的状态下,对该电路的群时延特性进行了测试.结果表明:在中心频率1.79 GHz附近,该电路可配置获得-2^-12 ns的负群时延值,其最大信号衰减在6~10 d B范围内.这种新型的负群时延电路具有结构紧凑、信号衰减小、负群时延值可灵活配置等优点.

基于特征多项式的负群时延滤波器设计方法

提出一种基于特征多项式的负群时延滤波器设计方法。首先,从群时延的定义出发,通过理论分析得知损耗是实现负群时延的必要条件,进而推出特征多项式的负群时延实现条件;然后,给定所要求的负群时延,根据递归算法和最小网络条件进行多项式合成及有损耦合矩阵综合;最后,根据耦合矩阵和拓扑结构对滤波器进行物理实现。通过2个数值仿真和1个实验测试来验证设计方法的可行性,结果表明:在3.56 GHz处负群时延为-6.58 ns。

无源媒质中电磁波的异常传播

目前人们的研究兴趣是改变光脉冲的群速度,产生光停、慢光、快光(超光速的光)。按照物理理论,反常色散媒质中可能出现"快光",而它就称为"快光媒质"。已有许多产生快光的实验,这就开辟了被称为"色散技术"的研究前景。例如,科学界对群速超过真空中光速c的信号传播感到好奇。而在另一方面,以群速vg行进的短波脉冲、微波脉冲、光脉冲,如vg比无限大还大,就称为负群速(NGV)传播。这时发生如下现象:输入脉冲峰到达被测物(DUT)之前,DUT输出端已呈现脉冲峰的身影。这虽与直观经验不符,但都是实验发现。当某种材料中光的群速为负,这就是NGV媒质。虽然NGV时常出现在增益系统中,无源系统也不断发现NGV现象;后者可由同轴电缆、波导、微带线、光纤而构成。实验中如加大失配即可加大群时延,进而获得NGV。若n为媒质有效折射率,则获得NGV的条件是|f/ndn/df|>1。虽然许多实验证明了群速超光速现象存在,科学界仍感困惑。2001年证明了关系式v-e=|T|2vg(v-平均能速,T系统传输系数),故当vg很大(vg>c|T|-2)时能速将比光速大。有关研究带来了令人兴奋的可能性。Brillouin的信号速度定义存在问题,数学意义超越物理意义。我们的反驳是,最重要之点在于传播中不失真的波群(波包)。由此出发的理论分析证明,众多NGV研究者已观察到的超光速传播其实就是实现了超光速通信。……超光速群速传播和负群速波传播,这两者各有其用途。科学家们把这与多个领域(如光通信、光场压缩态、量子纠缠)相联系,并得出结论说,高效、低耗的快光的潜在应用是广阔的。