如何使用Butler矩陣實現(xiàn)C波段天線陣列詳細(xì)資料和研究說明

　　本文的主要工作是研究C波段基于Butler矩陣的多波束天線系統(tǒng)。主要對小型化微帶寬帶Butler矩陣進(jìn)行設(shè)計，以及對連接Butler矩陣輸入端口的微波控制電路，即基于PIN二極管的寬帶微波開關(guān)進(jìn)行設(shè)計，并利用Butler矩陣激勵寬帶圓極化微帶陣列多波束天線進(jìn)行測試以及分析。

　　通過采用六邊形貼片縫隙耦合技術(shù)結(jié)合八邊形縫隙接地結(jié)構(gòu)，對4×4微帶Butler矩陣進(jìn)行設(shè)計，并對所設(shè)計的 Butler矩陣進(jìn)行加工測試。測試結(jié)果表明，在4.5GHz~5.1GHz頻帶范圍內(nèi)，Butler矩陣各輸入端口的反射系數(shù)均小于-15dB，1號端口輸入時，各輸出端口的傳輸系數(shù)均大于-7.5dB，分別采用各輸入端口做為輸入時，輸出端口間的相位差為-45°±4°、135°±8°、-135°±7°、45°±3°，Butler矩陣的大小僅為67mm×39mm，獲得了小型化寬帶微帶Butler矩陣。

　　采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了基于PIN二極管的單刀單擲、單刀四擲寬帶微波開關(guān)，并進(jìn)行加工測試。所研制的單刀單擲微波開關(guān)在4.5GHz~5.1GHz頻帶范圍內(nèi)，輸入端口反射系數(shù)小于-13.6dB，輸出端口反射系數(shù)小于-13dB，導(dǎo)通時插入損耗小于1.5dB。所研制的單刀四擲微波開關(guān)在4.5GHz~5.1GHz頻帶范圍內(nèi)，輸入端口反射系數(shù)小于-15dB，導(dǎo)通支路輸出端口反射系數(shù)小于-17dB，導(dǎo)通支路的插入損耗小于2.45dB，截止支路的隔離度大于34dB。

　　對寬帶圓極化微帶天線陣進(jìn)行研究，并利用Butler矩陣激勵8單元陣列多波束天線進(jìn)行測試以及分析。經(jīng)測試Butler矩陣連接天線陣后，在4.5GHz~5.1GHz范圍內(nèi)，各輸入端口的反射系數(shù)均優(yōu)于-12.6dB。分別采用Butler矩陣的輸入端口做為輸入時，在中心頻率4.8GHz，天線陣四波束的指向分別為8°、-35°、28°、-11.7°，3dB波瓣寬度分別為19°、20°、27°、19°，增益分別為15.5dB、14.2dB、13.7dB、15.8dB，其中Butler矩陣4號端口輸入時，波束指向偏差0.7°，波束指向偏差較小。天線陣四波束的3dB波瓣覆蓋角度約為91°，基本滿足設(shè)計指標(biāo)90°的要求。測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好。

　　將本文所研究的多波束天線系統(tǒng)用于“動中通”通信，對提高系統(tǒng)通信容量、機(jī)動性能、天線和微波電路的集成化、降低制造成本，具有一定的研究意義。