[发明专利]一种具有宽带特性的诺兰矩阵及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有宽带特性的诺兰矩阵及其制造方法，所述诺兰矩阵包括第一介质基板，所述第一介质基板的下表面设有共用金属地层，所述第一介质基板的上表面设有宽带正交耦合器组、宽带差分移相器和微带差分移相器组，所述宽带正交耦合器组包括多个宽带正交耦合器，所述宽带差分移相器包括多个宽带移相器，所述微带差分移相器组包括多段微带线，各所述微带线分别连接在宽带正交耦合器组内以及宽带正交耦合器组和宽带差分移相器之间。本发明诺兰矩阵中，差分移相器组可以在带宽内为宽带正交耦合器组提供稳定的相位差关系，从而使得诺兰矩阵具有良好的宽带特性。本发明广泛应用于无线通信技术领域。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种具有宽带特性的诺兰矩阵及其制造方法。

背景技术

阵列天线具有减少多径衰落和抗同频干扰的优点，被广泛用于现代无线通信系统中。波束赋形馈电网络可以为阵列天线提供特定的幅度和相位差，通过阵元间不同的相位差使阵列天线的定向波束获得不同的指向角，因此阵列天线通常与波束赋形馈电网络配套使用。

波束赋形馈电网络包括罗曼透镜、布拉斯矩阵、巴特勒矩阵和诺兰矩阵等。罗曼透镜基于等光程原理，但通常体积大，此特点限制了其在现代无线通信中的应用；布拉斯矩阵由各耦合器和移相器互相级联组成，然而结构中必须要有负载存在，从而带来了固有损耗；巴特勒矩阵由于其宽带特性被广泛应用，但是其中的跨桥结构增加了设计的难度和复杂度，其端口数越多，所需的跨桥结构越多，设计就越复杂。

诺兰矩阵可以看成布拉斯矩阵的改进版，用一段传输线替换掉边上接有负载的耦合器，从而减小了其固有损耗，诺兰矩阵在拓扑结构上具有和布拉斯矩阵相同的结构一致性，为达到更多端口只需要在拓扑结构上级联更多的耦合器和移相器即可，不需要增加跨桥结构。但现有的诺兰矩阵的拓扑结构是在不同耦合强度的耦合器之间简单的放置移相器，这使得现有的诺兰矩阵具有明显的窄带特性，限制了其在现代无线通信上的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有宽带特性的诺兰矩阵及其制造方法。

一方面，本发明实施例包括一种具有宽带特性的诺兰矩阵，包括第一介质基板，所述第一介质基板的下表面设有共用金属地层，所述第一介质基板的上表面设有宽带正交耦合器组、宽带差分移相器和微带差分移相器组，所述宽带正交耦合器组包括多个宽带正交耦合器，所述宽带差分移相器包括多个宽带移相器，所述微带差分移相器组包括多段微带线，各所述微带线分别连接在宽带正交耦合器组内以及宽带正交耦合器组和宽带差分移相器之间。

进一步地，所述宽带正交耦合器组包括第一宽带正交耦合器、第二宽带正交耦合器、第三宽带正交耦合器、第四宽带正交耦合器、第五宽带正交耦合器和第六宽带正交耦合器，所述宽带差分移相器包括第一宽带移相器、第二宽带移相器和第三宽带移相器；

所述第一宽带正交耦合器与第二宽带正交耦合器之间通过微带线连接，所述第二宽带正交耦合器与第三宽带正交耦合器之间通过微带线连接，所述第四宽带正交耦合器、第五宽带正交耦合器和第六宽带正交耦合器两两之间通过微带线连接；

所述第一宽带正交耦合器与第四宽带正交耦合器之间通过微带线和第一宽带移相器连接，所述第二宽带正交耦合器与第五宽带正交耦合器之间通过微带线和第二宽带移相器连接，所述第三宽带正交耦合器与第五宽带正交耦合器之间通过微带线和第三宽带移相器连接。

进一步地，各所述宽带正交耦合器和各所述宽带移相器分别安装在相应的第二介质基板上，各所述第二介质基板均垂直固定在第一介质基板上，各所述第二介质基板的正面和反面均设有金属贴片，各所述金属贴片上均设有由两条竖向线和一条横向线组成的折线形开槽；同一第二介质基板正面金属贴片上的折线形开槽与反面金属贴片上的折线形开槽反向对称，从而在空间上围成两个平面区域；各第二介质基板上分别设有金属化过孔，所述金属化过孔用于连接第二介质基板上由折线形开槽围成的平面区域所对应的部分正面金属贴片和反面金属贴片。