[发明专利]Butler矩阵波束形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种移动通信技术领域的装置，具体是一种Butler矩阵波 束形成装置。

背景技术

现代通信系统的基站发射机和接收机采用阵列天线来形成窄波束从而大大 降低接收机接收到得信号的传播延时，同时也提高了信号的增益。Butler矩阵 作为天线阵列的馈电网络能提供合适相位与幅度的信号，并起到波束形成的作用 使天线能产生想要的方向图。现代无线移动通信(如TD-SCDMA，WCDMA等)以及下 一代无线移动通信的基站天线都需要Butler矩阵来给其馈电，因此Butler矩阵 有着及其广泛的应用市场。

经对现有技术的文献检索发现，公开号CN101227216A提出了一种不使用交 叉耦合器Butler矩阵的实施方案。不使用交叉耦合器的原因在于在印刷电路板 上引入交叉耦合器很难实现且性能不好，但是这种实现方法导致其用于接收相应 RF输入信号的端口不在同一侧。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种Butler矩阵波束形成装置， 采用新型的Butler矩阵的实施方式设计了一种宽频带、高隔离度4x4Butler矩 阵波束形成网络，使得无论是接收RF输入信号的端口还是连接天线阵列单元的 端口都在同一侧，此外每个构成单元的实现也有着自身的特色。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：两个输入混合器、两个输 出混合器、两个移相器和一个交叉耦合器，其中：输入混合器的输出端分别与移 相器和交叉耦合器的输入端相连接，输出混合器的输入端分别与移相器和交叉耦 合器的输出端相连接。

所述的输入混合器和输出混合器均为宽频带90°混合器。

所述的移相器为45°移相器。

本发明在工作频带为1920-2170MHz的范围中，端口回波损耗≤-22.0dB， 隔离度≤-26.0dB，而该频带覆盖了WCDMA通信系统的核心频段(上行 1920MHz-1980NHz，下行2110MHz-2170MHz)，因此本发明可应用WCDMA通 信系统基站天线阵列的馈电网络，并提供相当高的隔离度。

附图说明

图1  4x4Butler矩阵拓扑结构图。

图2  4x4Butler矩阵印刷电路板布线。

图3  90°混合器具体结构尺寸示意图。

图4  交叉耦合器具体结构尺寸示意图。

图5  45°移相器具体结构尺寸示意图。

图6  端口1实测反射回波损耗S11特性图。

图7  端口1实测隔离幅度S12特性图。

图8  端口1实测传输幅度S15特性图。

图9  端口1实测传输幅度S16特性图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。

由图1和图2所示，本实施例包括：第一输入混合器Ha、第二输入混合器 Hb、第一输出混合器Hc、第二输出混合器Hd、第一移相器Pa、第二移相器Pb、 交叉耦合器Co、第一输入端口I₁、第二输入端口I₂、第三输入端口I₃、第四输 入端口I₄、第一输出端口O₁、第二输出端口O₂、第三输出端口O₃、第四输出端 口O₄，其中：

第一输入端口I₁、第二输入端口I₂、第三输入端口I₃和第四输入端口I₄分别 连接至第一输入混合器Ha的第一输出端H_a1和第四输出端H_a4以及第二输入混 合器Hb的第一输入端H_b1和第四输出端H_b4；