[实用新型]一种用于波束成形网络的Butler矩阵

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种用于波束成形网络的Butler矩阵。

背景技术

波束成形是天线技术与数字信号处理技术的结合，目的用于定向信号传输或接收，它是一项经典的传统天线技术，早在上世纪60年代就有采用天线分集接收的阵列信号处理技术，在电子对抗、相控阵雷达、声纳等通信设备中得到了高度重视。基于数字波束形成的自适应阵列干扰置零技术，能够提高雷达系统的抗干扰能力，是新一代军用雷达必用的关键技术。定位通信系统通过传声器阵列获取声场信息，使用波束成形和功率谱估计原理，对信号进行处理，确定信号来波方向，从而可对信源进行精确定向。只不过，由于早年半导体技术还处在微米级，所以它没有在民用通信中发挥到理想的状态。

随着移动通信业务的不断发展，用户数量、业务类型越来越多样化，频率资源已成为移动通信发展的一个重要问题，让信号跟踪用户，可以大大提高频带利用率，从而提高系统容量，因此提出了让阵列天线的波束可以移动并指向到预定方向的波束成形技术。目前波束成形技术没有与共面波导技术结合，存在隔离度低，一致性差，体积过大，不利于焊接，成本过高等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于波束成形网络的Butler矩阵，包括：四个波束端口、四个天线阵列端口、四个定向耦合器和两个移相器，其中，所述四个波束端口包括第一至第四波束端口，所述四个天线阵列端口包括第一至第四天线阵列端口，所述四个定向耦合器包括第一至第四定向耦合器，所述两个移相器包括第一至第二移相器；

所述第一定向耦合器第一端、第一波束端口和第一移相器第一端两两连接；第一定向耦合器第二端、第二波束端口和第四定向耦合器第一端两两连接；第二定向耦合器第一端、第三波束端口和第三定向耦合器第二端两两连接；第二定向耦合器第二端、第四波束端口和第二移相器的第一端两两连接；第三定向耦合器的第一端、第一天线阵列端口和第一移相器的第二端两两连接；第三定向耦合器的第二端、第二天线阵列端口和第二定向耦合器第一端两两连接；第四定向耦合器的第一端、第三天线阵列端口和第一波束端口的第二端两两连接；第四定向耦合器的第二端、第四天线阵列端口和第二移相器的第二端两两连接。

进一步地，所述Butler矩阵蚀刻在一块印刷电路板上，所述四个定向耦合器和两个移相器均由微带传输线形成，所述印刷电路板上还包括微带贯穿孔，所述微带传输线分布在所述印刷电路板上下两表面，所述印刷电路板上下两表面的所述微带传输线通过微带贯穿孔来导通，所述微带传输线没有共面交叉点。

进一步地，所述第一至第四波束端口和所述第一至第四天线阵列端口位于所述印刷电路板的上表面。

进一步地，所述第一定向耦合器、所述第四定向耦合器和所述第一移相器位于所述印刷电路板的上表面。

进一步地，所述微带传输线上有多个T字形，通过调节所述T字形的长度和宽度来实现输出端口的幅度和相位的微调。

进一步地，所述微带传输线两边有蚀空缝隙，所述印刷电路板上除所述微带传输线和所述蚀空缝隙外是敷铜面，所述敷铜面接地，所述印刷电路板上有多个金属化过孔，形成上下表面的接地结构，构成了共面波导。

进一步地，所述四个波束端口和所述四个天线阵列端口在所述印刷电路板的同一面，所述四个波束端口在同一列，所述四个天线阵列端口在同一列。

进一步地，所述四个定向耦合器均为3dB定向耦合器，所述两个移相器均为45°蛇形微带移相器。

进一步地，所述微带传输线两侧有蚀空缝隙，所述印刷电路板上除了所述微带传输线、所述微带线贯穿孔和所述蚀空缝隙外均为敷铜面，所述敷铜面上有多个金属化过孔，形成上下表面的接地结构，所述微带传输线与所述敷铜面构成共面波导。

进一步地，所述印刷电路板为双面FR4的印刷电路板材，介电常数为4.3,厚度为0.4mm。

本实用新型的有益技术效果是通过采用双面微带板印制，使所述用于波束成形网络的Butler矩阵体积小，工艺简单，装配方便，回损低，成本低，隔离度高。

附图说明

图1所示为本实用新型具体实施例所述Butler矩阵的透视图；

图2所示为本实用新型具体实施例所述Butler矩阵的正面图；

图3所示为本实用新型具体实施例所述Butler矩阵的背面图。

其中，附图标记说明如下：

1为正面接地面；

2为背面接地面；

31为第一定向耦合器；

32为第二定向耦合器；