负群时延特性是指相位会随着频率出现正变化率。这一特性已经被广泛的应用于微波通信系统和射频器件中,比如用来补偿振荡器的相位移动,增加前馈功率放大器的效率,优化相位阵列天线系统中的波束偏斜问题,扩展移相器的相位差带宽等。而平坦的负群时延,即在一定频率范围内较小波动的负群时延特性,更会提高相位的稳定性并增加负群时延电路的应用范围。所以研究电路的负群时延以及平坦负群时延特性都是很有必要的。阻抗变换器,功率分配器和耦合器都属于微波通信系统中基本的器件,它们能进行阻抗匹配或是分配合成信号,被广泛的应用于各种微波电路和系统中。因此,设计并改进现有的无源器件,将负群时延特性与微波器件结合起来产生新型的负群时延器件具有很高的学术和实际意义。本文在调研了大量文献的基础上,分别设计和提出了新型的具有平坦负群时延特性的阻抗变换器,功率分配器和耦合器。本文的创新点如下:1、本文提出了一种有着平坦和较宽的负群时延带宽的单向且隔直流的新型负群时延阻抗变换器,给出了它的初步理论分析方法,完成了对该负群时延阻抗变换器的仿真与验证。2、本文设计了一种新型的结构紧凑且任意端口阻抗的负群时延功率分配器,实现了较为平坦的负群时延带宽。本文对其进行了详细的理论分析,给出了完整的设计流程,并完成了它的仿真与实物验证。3、本文在之前提出的电路结构基础上,改进并设计了一种新型的有着任意端口阻抗的不等分正群时延和负群时延耦合器,同时它也有着很宽的负群时延带宽以及平坦负群时延带宽。本文给出了详尽的理论分析和设计流程,完成了该耦合器的仿真与实物验证。仿真和实物测试结果表明,本文提出的阻抗变换器,功率分配器和耦合器都具有任意端口阻抗功能,同时三种负群时延器件也都完成了具有平坦负群时延特性的目的。