[实用新型]具有带通滤波特性的微带线2×4巴特勒矩阵

说明书

本实用新型公开了一种具有带通滤波特性的微带线2×4巴特勒矩阵，其包括3个180°混合耦合器。每个180°混合耦合器由4个半波长均匀阻抗谐振器组成，其中每个谐振器与另外两个谐振器之间有电耦合或磁耦合，通过电耦合和磁耦合路径的组合实现相移特性。本实用新型利用180°混合耦合器中的谐振器之间的耦合来连接各个180°混合耦合器，结构简单，而且实现了带通滤波特性；保证了较好的隔离度，电路尺寸大大减小。由于巴特勒矩阵为微带结构，重量轻、成本低、适合工业批量生产，所以巴特勒矩阵具备结构简单、设计容易、制造成本低廉的优点。

技术领域

本实用新型涉及微带线形式巴特勒矩阵的技术领域，具体涉及一种具有带通滤波特性的微带线2×4巴特勒矩阵。

背景技术

由于近年来无线通信的高速发展，无论是3G技术的普及、物联网的火热还是4G的到来，都标志着无线技术又将迎来一个蓬勃发展的高峰期。另一方面，随着电子信息的迅猛发展，人们对于通信质量的要求越来越高，多径衰落和信道间的干扰等问题也愈发显得重要。目前解决这些问题的主要技术是利用波束切换智能天线，而巴特勒矩阵作为组成波束切换智能天线的重要部分，能够实现波束形成网络，因此也成为了近些年的研究热点之一。同时，在实际应用中，为了抑制传输信号的寄生频率和放大器的互调干扰，通常还需要级联一个带通滤波器，这将会造成电路尺寸的加大。如果能够将巴特勒矩阵和带通滤波特性集成在一个结构中，必定能大大减小电路的尺寸，这也符合设备小型化的趋势。

目前巴特勒矩阵比较常用也比较方便的结构是在输入端口和输出端口之间交叉级联3dB耦合器和特定角度的移相器，使巴特勒矩阵的性能能达到预期的指标。

2013年，O.M.Haraz等人在IEEE International Conference on Ultra-Wideband上发表题为Two-Layer Butterfly-Shaped Microstrip4×4Butler Matrixfor Ultra-Wideband Beam-Forming Applications，采用双层微带线结构，实现了耦合器和移相器的交叉互联，形成一个4×4的巴特勒矩阵。该结构如附图1所示。

2013年，Tong-Hong Lin等人在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES上发表题为Bandwidth Enhancement of 4×4ButlerMatrixUsingBroadband Forward-Wave DirectionalCoupler and Phase Difference Compensation，采用双层板结构，分别利用前向波直接耦合和相位差异补偿技术实现耦合器和移相器，形成一个4×4的巴特勒矩阵。该结构如附图2所示。

2015年，M.J.Lancaster等人在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES上发表题为Advanced Butler Matrices with Integrated BandpassFilter Functions，采用腔体谐振器来实现带通滤波特性，利用腔体谐振器之间的耦合实现相移，形成一个2×2带滤波特性的巴特勒矩阵。该结构如附图3所示。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种具有带通滤波特性的微带线2×4巴特勒矩，该巴特勒矩阵采用的是在输入端口和输出端口之间级联谐振器单元的结构，并且通过谐振器单元间的电耦合和磁耦合的组合，来实现输出信号相位差为0°或180°，从而省略了移相器结构，减小了电路的尺寸，同时级联的谐振器单元能够实现良好的带通滤波特性。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：