[实用新型]一种基于频率选择性的宽带巴特勒矩阵馈电网络

说明书

本实用新型公开了一种基于频率选择性的宽带巴特勒矩阵馈电网络，包括从上往下排布的第一、二、三介质基板，第一介质基板上表面和第三介质基板下表面均形成有地板，第一介质基板下表面和第三介质基板上表面分别形成有第一导体层和第二导体层，第一、二导体层上的一部分微带传输线均形成为移相器，第一、二导体层上的其余微带传输线与第二介质基板一起构成有若干个不同传输特性的定向耦合器，且连接在相应定向耦合器上的馈电网络输入端口有一个或两个，而连接在相应定向耦合器上的馈电网络输出端口则有三个或四个，所有输出端口在不同的频率具有不同的信号分布。本实用新型能实现很好的带宽特性，辐射方向稳定，不需要添加额外耦合器的数目。

技术领域

本实用新型涉及天线馈电的技术领域，尤其是指一种基于频率选择性的宽带巴特勒矩阵馈电网络。

背景技术

巴特勒矩阵是一种利用3-dB定向耦合器和固定移相器组合起来的天线波束形成网络。N×M巴特勒矩阵表示它包含N个输入端口以及M个输出端口或辐射单元。当在某一输入端口引进了一个信号时，即在所有的输出端口产生等幅激励，且他们的之间具有恒等的相位差，可在空间空间某一角度方向产生辐射。也就是说它可使阵列天线均匀分布，并使阵元之间具有恒等相位差的馈电方式。这样可以产生不同分布的N个波束，以达到波束赋形的目的。传统的巴特勒矩阵往往只能在较窄的频段内工作，即使改善了巴特勒矩阵的带宽特性，在连接等距离分布的天线阵列时，较宽的工作频段就会带来波束宽度以及波束方向变化较大的问题。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

2016年，K.Wincza等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上发表题为“Scalable Multibeam Antenna Arrays Fed by Dual-Band ModifiedButler Matrices的文章，文中通过在设计一个频率比大概为2：1的双频巴特勒矩阵馈电网络以及一个双频多波束天线阵列，实现在低频和高频时对应的不同天线阵列工作，从而实现在两个频段产生变化不大的波束。但是在不同频段工作的天线阵列是分离的，不能实现两频段之间的频率的利用。

2017年，同样是K.Wincza等人在IEEE Transactions on Antennas andPropagation上发表题为Broadband Multibeam Antenna Arrays Fed by Frequency-Dependent Butler Matrices的文章，文中通过在设计一个传输特性随频率改变而变化的巴特勒矩阵馈电网络以及一个间距固定的线天线阵列，通过在低频和高频时激活不同天线单元来达到在整个宽频带内产生变化的波束的目的。但是这种馈电网络相比传统巴特勒增加了几个耦合器元件。

总的来说，现有的工作中，有不少关于巴特勒矩阵馈电网络的研究，但是大部分都是应用在较窄频段内的天线阵列馈电的设计，做成宽带的设计也存在各种缺陷。设计一款具有宽的工作频带并且产生稳定波束的天线阵列馈电网络具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于频率选择性的宽带巴特勒矩阵馈电网络，能够实现很好的带宽特性，且辐射方向稳定，并且不需要添加额外耦合器的数目，具有设计简单、结构紧凑、性能稳定、成本低等优点。