负群时延效应是指群时延为负值这一异常的电磁传输现象。在负群时延电路输出端的信号包络可以比输入端的信号包络提前出现。这一特性使得负群时延电路常常被应用在微波通信系统以及射频器件中,比如用来减小前馈放大器的尺寸和提高其效率以及带宽,解决阵列天线中的波束倾斜问题,抑制带通滤波器通带边缘的显著的正时延等。因此研究并设计出高性能的负群时延电路是很有必要的。针对当前存在的无源微波负群时延电路的带宽小、负群时延值低以及中心频率点单一这三个方面的问题分别设计了三款负群时延微波无源电路。每一款电路都将从理论方法、理想仿真以及实验验证这三个方面详细地阐述了整个设计思路和过程。本文首先提出以单个开路短截微带线为主体设计了一款T形负群时延电路。实测结果表明:该T形电路在中心频率为1.952 GHz处时的群时延、传输系数以及反射系数分别为-9.85 ns、-33.56 d B以及-0.47 d B,而且负群时延带宽为144MHz。虽然利用该T形负群时延结构可以实现带宽大时延大的目标,但是该电路在损耗以及匹配方面所存在的问题亟待解决。在此基础上以短截开路微带线和耦合线组成的IL形电路单元为主体设计了第一阶段的负群时延电路,紧接着将数个该IL形电路单元通过级联的形式设计出了第二阶段以及第三阶段的负群时延电路,从而达到提高整个电路的负群时延值的目的。最终第三阶段的IL形电路实测结果表明:该电路在中心频率为1.332GHz处时的群时延和传输系数分别为-13 ns和-7.86 d B,且输入输出端口的反射损耗皆优于10 d B。从上述设计中可以发现这两款电路均是单频的电路,因此后面将重点设计一款双频的负群时延电路。因此,提出了以耦合线以及两条不等长的微带传输线为主体的0I0形结构的双频负群时延电路,通过两条微带线长度的调控可以实现指定的中心频率,最终的实测结果显示该电路的两个中心频率分别为2.209 GHz以及2.941GHz,且在各自中心频率处的负群时延值分别为-1.43 ns以及-0.76 ns,此外电路的插入损耗低于2.5 d B,反射损耗优于10 d B。