본 논문에서는 기존에 제안된 일반적인 집중 소자 마이너스 군지연 회로가 설계시 사용 가능한 소자 값이 제한되어 있다는 점에 착안하여 마이너스 군지연 회로(Negative Group Delay Circuit: NGDC)를 평면 구조로 설계할 수 있는 방법에 관하여 제안한다. 몇 가지 형태의 집중 소자 회로를 해석하여 마이너스 군지연 특성을 얻을 수 있는 조건을 분석하고, 이를 수식화하여 설계에 이용할 수 있도록 하였다. 또한 전송 선로 공진기의 개념을 도입하여 집중 소자를 분산 소자로 변환할 수 있도록 하였다. 설계 예시로써, 군지연 시간이 -8 ns인 집중 소자 및 평면 구조의 1단 NGDC를 설계하여 비교하였다. 상용 주파수 대역 내에서 엄격한 평탄도 요구 조건을 만족시키는 마이너스 군지연 응답을 얻기 위하여, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 하향 대역에서 총군지연 시간이 -5.6 ns, 삽입 손실이 -0.2 dB, 대역폭이 30 MHz(2.125~2.155 GHz)이며, 해당 대역 내에서 삽입 손실 평탄도가 0.1 dB, 군지연 평탄도가 0.5 ns 이내인 평면 구조 2단 NGDC를 제작하였다. 제안하는 NGDC의 유용성을 검토하기 위하여 간단한 신호 상쇄 루프에 대한 실험을 수행하였으며, 뛰어난 신호 상쇄 효과를 얻을 수 있었다.
In this paper, a planar structure negative group delay circuit(NGDC) is proposed to overcome the limited availability of the component values required for the prototype lumped element(LE) NGDC design. From the prototype LE circuit analysis, general design equations and the conditions to obtain the NGD are derived and illustrated. Then the LE circuit is converted into the planar structure by applying the transmission line resonator(TLR) theory. As a design example, the LE NGDC and the proposed planar structure NGDC are designed and compared. To estimate the commercial applicability, 2-stage reflection type planar NGDC with -5.6 ns of total group delay, -0.2 dB of insertion loss, and 30 MHz of bandwidth together with 0.1 dB and 0.5 ns of the magnitude and group delay flatness, respectively, for Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA) downlink band is fabricated and demonstrated. Also, to show the applicability of the proposed NGDC, we have configured a simple signal cancellation loop and obtained good loop suppression performance.
