多波束阵列天线馈电网络及平面印刷中继天线研究

摘要

随着现代通信技术的快速发展，多波束阵列天线在通信技术领域的应用越来越广泛。作为一种模拟多波束形成方法，Butler矩阵既可以用于接受多波束，又可以用于发射多波束，同时生成的多波束具有正交性，因此在多波束阵列天线中具有重要的应用价值。对 Butler阵的小型化、宽频带、低损耗等方面的研究成为近几年关注的重点。同时通信技术的发展对天线也提出了更高的要求，使得对具有小型化、便于集成化、成本低等特点的平面印刷天线的研究具有了十分重要的意义。
　　本文的主要工作概括为：
　　1、设计了四种不同类型的3dB定向耦合器，分别是中心频率为2GHz的窄频带二支节定向耦合器和中心频率均为2.3GHz的宽频带的三支节定向耦合器、Lange耦合器、孔耦合定向耦合器。作为 Butler阵最主要的构成单元，为 Butler阵的组建提供了多种选择。
　　2、根据是否带有跨线连接器设计了两种不同形式的窄带4×4Butler阵，其3dB耦合器均采用二支节定向耦合器。同时，设计了两种中心频率均为2.3GHz的宽带4×4Butler阵。一种采用3dB Lange耦合器和宽频带跨线连接器作为基本部件。另一种采用孔耦合定向耦合器和宽频带T-Shape移相器作为基本部件，采用双层介质板进行设计。所设计的两种宽频带 Butler矩阵与窄带 Butler阵相比，不但总体尺寸减小了，实现了小型化、低损耗，获得了良好的工程应用效果。
　　3、设计了一种可用作不同用途的平面印刷中继天线。首先一种是采用功分器、移相器和平面印刷偶极子天线作为基本组成部分的具有定向辐射的平面印刷天线，用于定位及测向；其次一种是采用90°电桥作为馈电网络和平面印刷偶极子天线作为基本单元的具有中继特性的平面印刷天线，用于中继站系统。该天线具有结构简单、易于实现的优点。