随着新一代通信技术如多输入多输出(MIMO)技术、超宽带(UWB)通信、5G的发展,通信系统对信号传输的质量提出了更高的要求,不仅关注信号的幅度特性,相位特性也变得很重要。幅度和相位失真的射频设备不能为信号接收带来有用的信息。尤其对于视频应用而言,系统非线性相位响应引起的失真是不可接受的。因此,与相位线性度紧密相关的负群延时特性成为了一个研究热点。负群延时电路可以应用设计阵列天线的串联馈电网络,使波束偏斜最小化;还可以应用于前馈微波功率放大器缩短延时线的长度,提高放大器的线性度和带宽;应用于设计常数移相器,以及与功分器、耦合器等进行一体化设计等。负群延时电路将会是通信系统中很重要的一部分,它可以改善整个通信系统的性能,实现信号的低失真传输。本文的主要工作如下:本文根据国内外研究现状和发展趋势,结合无源电路产生负群延时的条件和特点,提出了四种基于微带线的负群延时电路,首先是根据负群延时常常产生于衰减极点处或谐振频率处,与带阻滤波器的特性相似,分别提出了基于缺陷微带的三频负群延时电路和基于内嵌支节的双频带负群延时电路。并建立了等效集总电路模型,提取了集总元件值,分别利用ADS和HFSS进行电路仿真和电磁仿真,以验证电路的正确性和合理性。这两种电路具有负群延时可调控,中心频率可单独调控,结构紧凑,插入损耗较低的特点。然后提出了基于耦合线的匹配负群延时电路和具有开路支节的匹配负群延时电路。为了改善负群延时电路的传输性能,在设计中加入了平行耦合线来实现端口匹配。利用奇偶模的方法推导出了S参数和负群延时的表达式,根据理论计算的值进行版图仿真优化,最后得到的这两种负群延时电路具有良好的回波损耗,中心频率可以单独调控。而且基于耦合线的负群延时电路可以通过增加谐振器扩大带宽,改变耦合间距可以得到不同的负群延时值,结构简单,损耗低。最后提出了一种具有负群延时特性的功分器。此功分器在前文的基于耦合线的匹配负群延时电路的基础上设计的,用负群延时电路替代一段传输路径,使得功分器的两个支路分别具有正群延时和负群延时特性。负群延时电路本身带来的损耗可以实现高功分比,避免了高特性阻抗微带线的使用。负群延时电路自带的匹配结构也可以有效改善端口的回波损耗,避免因为负群延时的引入导致输入输出端口不匹配。与传统功分器相比,这种具有负群延时特性的功分器可以用于预失真放大器实现不同传输路径的群延时匹配,替代延时元素和衰减器,拓展了功分器的应用。