群时延作为描述系统相频特性线性度的重要技术指标,在当今高性能宽带无线通信系统中受到了广泛关注,群时延失真将会引起码间串扰,进而造成误码率上升以及信噪比恶化等一系列问题。传统群时延均衡技术会导致系统整体时延的增加,而负群时延(Negative Group Delay,NGD)电路作为群时延补偿的一种新方法,在满足当今5G低时延要求以及在实现高性能宽带无线通信系统时体现出了较强的竞争力,并且在微波器件性能提升、信号完整性分析及天线阵应用等诸多领域展现出了巨大的应用潜力,因此负群时延微波电路具有重要的研究意义和应用价值。但传统NGD微波电路以单端反射型RLC谐振器或串联的双端RLC并联谐振器为基础,需要额外附加输入输出端口阻抗匹配电路以适合于微波频段的应用。为解决该问题,论文针对负群时延微波电路的自匹配方法开展研究,并研究设计具有自匹配特性的双频、可调NGD微波电路及基于NGD微波电路的线性相位带通滤波器。所取得的主要创新成果如下:(1)提出了一种基于改进RLC谐振器的小型化自匹配NGD微波电路。该电路在串联的RLC并联谐振器之上,通过加载由串联的电阻和电感构成的并联分支,实现了输入输出端口良好的阻抗匹配。但由于集总参数元件不适合在微波频段应用,为此将集总电感和电容元件等效替换为分布参数传输线,以实现自匹配的NGD微波电路。此外,提出了一种传输线型自匹配NGD微波电路。该电路以开路耦合线、高阻抗短路线、贴片电阻及其连接传输线构成,:可直接采用分布参数电路原理分析设计,避免了由集总参数元件向分布参数传输线转换时所产生的近似误差。实验结果表明,所提出的NGD微波电路在不需要额外附加匹配电路的情况下,实现了自匹配特性。(2)提出了一种紧凑型双频自匹配NGD微波电路,在两个工作频段内具有相同的负群时延响应,理论上可以实现任意频率比。设计并实现了两款不同频率比的双频NGD微波电路,第一款频率比为2.06,实现了双频NGD特性(在0.667GHz和1.377GHz频率处都获得了-1.19ns的负群时延特性且回波损耗均大于24dB);第二款频率比为1.16,实现了宽带NGD特性(在0.903～1.101GHz频率范围内,群时延为-1.58ns±0.13ns,且回波损耗大于23dB)。测试结果与理论设计具有很好的一致性,实现了双频NGD微波电路的自匹配特性。(3)提出了一种工作频率和群时延均可调的自匹配NGD微波电路,通过利用可变电阻和变容二极管实现了工作频率和群时延的电调功能,同时利用变容二极管使输入输出端口实现阻抗匹配。设计并实现了一款群时延调节范围为-1～-10ns,工作频率调节范围为0.8～1.3GHz的可调NGD微波电路,在工作频率与群时延的调节过程中输入输出端口回波损耗均能大于30dB,实现了可调NGD微波电路的自匹配特性。(4)提出了一种基于NGD微波电路的外部均衡线性相位带通滤波器设计方法,在传统带通滤波器的输入和输出端分别加入一个NGD微波电路单元,实现了全通带的低群时延波动,实验结果与理论设计具有很好的一致性。此外,提出了一种基于新型导纳倒置变换器的自均衡线性相位带通滤波器设计方法,采用新型导纳倒置变换器实现群时延自均衡,进而实现全通带的低群时延波动。为验证设计方法的有效性,与采用传统导纳倒置变换器设计的带通滤波器进行了实测对比。测试结果表明,采用新型导纳倒置变换器的滤波器与传统滤波器相比,群时延波动幅度减小50%,实现了全通带的低群时延波动,同时保持了传统带通滤波器的频率选择性。