[实用新型]一种宽带二维波束赋形网络

说明书

本实用新型公开了一种宽带二维波束赋形网络，该波束赋形网络有4个输入端口，16个输出端口，主要由六个相同的2×4的巴特勒矩阵设置在堆叠介质中的不同介质板上，构成平面化的二维波束赋形网络，每个2×4的巴特勒矩阵设置有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第四输出端口、3dB/90°定向耦合器、第一等幅反相功率分配器和第二等幅反相功率分配器，能够在2GHz‑4GHz的范围内输出等幅度且相邻输出端口之间相位差为+90°或‑90°的信号，能够直接与二维天线阵列相连接；本实用新型能够节省大量的空间，有利于系统的小型化，具有设计简单、加工成本低、工作带宽大的特点。

技术领域

本实用新型涉及波束赋形网络馈电的技术领域，尤其是指一种宽带二维波束赋形网络。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，第五代移动通信技术对于通信系统的容量和传输速率有着更高的要求。为了实现这一要求，5G通信的工作频率也有所提高，更高的频率将会带来更大的损耗，而多波束天线具有高增益、窄波束的特点，因此运用多波束天线能够良好地解决以上问题。波束赋形网络作为天线波束切换的重要组成部分，也成为了近些年的研究热点之一，对于大多数的无线通信系统，实现一个二维的波束赋形网络是非常有必要的，而在现有的文献中，大多数都是关于一维波束赋形的研究，只有一部分是关于二维波束赋形网络的研究，而宽带二维波束赋形网络的研究更是少之又少。

其中，Lian等[Lian J W,Ban Y L,Zhu J Q,et al.Planar 2-D Scanning SIWMultibeam Array With Low Sidelobe Level for Millimeter-Wave Applications[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2019:1-1.]提出了一种4×16的二维波束赋形网络应用在毫米波多波束天线中。在这个波束赋形网络中，第一阶采用2个2×4的巴特勒矩阵，第二阶采用4个2×4的巴特勒矩阵，实现了4个输入端口，16个输出端口的波束赋形网络，此外还采用了天线之间的反相结构来弥补180°的移相器，但其采用立体结构实现二维波束赋形网络会增加整个系统的体积，不利于系统的小型化。

本实用新型在了解和认识了近年来的研究状况后，探究利用2×4的巴特勒矩阵来实现平面化结构的二维波束赋形网络。

实用新型内容

本实用新型目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种宽带二维波束赋形网络，该波束赋形网络有4个输入端口，16个输出端口，主要由六个相同的2×4的巴特勒矩阵构成，能够在2GHz-4GHz的范围内输出等幅度且相邻输出端口之间相位差为+90°或-90°的信号。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种宽带二维波束赋形网络，包括第一2×4巴特勒矩阵、第二2×4巴特勒矩阵、第三2×4巴特勒矩阵、第四2×4巴特勒矩阵、第五2×4巴特勒矩阵、第六2×4巴特勒矩阵以及依次叠置的第一接地层、第一介质板、第二介质板、第三介质板、第二接地层、第四介质板、第五介质板、第六介质板和第三接地层；所述第一2×4巴特勒矩阵和第二2×4巴特勒矩阵设置在第二介质板上，所述第三2×4巴特勒矩阵、第四2×4巴特勒矩阵、第五2×4巴特勒矩阵和第六2×4巴特勒矩阵设置在第五介质板上，所述第一2×4巴特勒矩阵和第二2×4巴特勒矩阵的输出端口分别与第三2×4巴特勒矩阵、第四2×4巴特勒矩阵、第五2×4巴特勒矩阵和第六2×4巴特勒矩阵的输入端口连接，信号能够从第一2×4巴特勒矩阵和第二2×4巴特勒矩阵的4个输入端口中的任意一个输入，传输到第三2×4巴特勒矩阵、第四2×4巴特勒矩阵、第五2×4巴特勒矩阵和第六2×4巴特勒矩阵的16个输出端口输出。