[实用新型]一种3×3Butler矩阵和5×6Butler矩阵

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波无源器件技术领域，更具体地涉及一种用于波束形成网络的3×3Butler矩阵和5×6Butler矩阵。

背景技术

随着移动通信技术的迅速发展和移动通信业务量的急剧增加，正面临着通信小区间信号干扰强、频谱容量不足和信号覆盖窄等问题。多波束天线可以同时产生多个波束的方向图特性，可以增加网络容量；另外，多波束天线易实现窄波束和高增益，可以降低信号干扰和增加覆盖距离。因此，多波束天线具有广泛的应用前景和价值。

其中，Butler（巴特勒）矩阵是多波束天线的重要组成部分，是产生多波束特性的关键部件。然而，现有技术中的Butler（巴特勒）矩阵的尺寸较大，频带较窄，且具有较高的耗损，有待于进一步地完善。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种尺寸小、频带宽、损耗小、高隔离度且性能稳定的3×3Butler矩阵和5×6Butler矩阵。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种3×3Butler矩阵，包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一固定移相器、第二固定移相器和第三固定移相器；其中，每个定向耦合器具有两个输入端和两个输出端，分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

所述3×3Butler矩阵有三个输入端口和三个输出端口，分别为第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口；

所述第二定向耦合器的第二输入端连接到第一输入端口，所述第一定向耦合器的第二输入端连接到第二输入端口，第一定向耦合器的第一输入端连接到第三输入端口；第一定向耦合器的第一输出端通过第一固定移相器连接到第三定向耦合器的第一输入端，第一定向耦合器的第二输出端与第二定向耦合器的第一输入端连接，第二定向耦合器的第一输出端与第三定向耦合器的第二输入端连接，第二定向耦合器的第二输出端通过第三固定移相器连接到第一输出端口，第三定向耦合器的第二输出端通过第二固定移相器连接到第二输出端口，第三定向耦合器的第一输出端连接到第三输出端口；

其中，所述第一固定移相器的传输相位相对于第二定向耦合器的第一输入端到第一输出端的传输相位延迟90度，所述第二固定移相器的传输相位相对于第三定向耦合器的第一输出端到第三输出端口的传输相位延迟90度，所述第三固定移相器的传输相位相对于第二定向耦合器的第一输出端到第二输出端口的传输相位延迟90度。

进一步地，所述第一至三定向耦合器的第一输入端与第一输出端分布于同侧，第二输入端与第二输出端分布于同侧。

进一步地，第一定向耦合器和第三定向耦合器为具有90度移相特性的等功率分配定向耦合器，其两输出端的分配功率相等，分别是输入信号功率的一半；

第二定向耦合器为具有90度移相特性的不等功率分配定向耦合器，其两输出端的分配功率分别是输入信号功率的1/3和2/3；

当从第一、第二或第三定向耦合器的任何一个输入端馈电时，其异侧输出端的传输相位比同侧输出端的传输相位延迟90度。

进一步地，所述第一至三定向耦合器和第一至三固定移相器为微带结构或带状线结构。

进一步地，所述第一至三定向耦合器为分支线耦合器或耦合线耦合器。

进一步地，所述第一至三固定移相器的结构包括相互串联的阻抗相同的两段1/4λ传输线和在这两个传输线的中点处连接并联加载的1/4λ短路传输线或1/2λ开路传输线，λ为固定移相器工作频段的中心频率。

一种5×6Butler矩阵，包括第一3×3Butler矩阵、第二3×3Butler矩阵、第四定向耦合器、第五定向耦合器、功分器、第四固定移相器和第五固定移相器；其中，每个定向耦合器具有两个输入端和两个输出端，分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述功分器具有输入端、第一输出端和第二输出端；

所述5×6Butler矩阵有五个输入端口和六个输出端口，分别为第一至五输入端口和第一至六输出端口；