2×4宽频巴特勒矩阵板、巴特勒矩阵及多波束天线制造技术

本发明专利技术公开了2×4宽频巴特勒矩阵板、巴特勒矩阵及多波束天线。该2×4宽频巴特勒矩阵采用上层介质板、2×4宽频巴特勒矩阵板和下层介质板依次层叠置于金属腔体内构成介质带状线的结构形式。所述2×4宽频巴特勒矩阵板具有两个输入端口及四个输出端口，包括介质基板及设于所述介质基板上的定向耦合器和功分器,所述定向耦合器具有两个输入端，分别作为所述巴特勒矩阵板的输入端口，所述定向耦合器的输出端分别与所述功分器的输入端连接，所述功分器具有四个输出端，其分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输出端口。所述2×4宽频巴特勒矩阵结构紧凑、尺寸小、易于装配、成本低、性能高。

【技术实现步骤摘要】
2×4宽频巴特勒矩阵板、巴特勒矩阵及多波束天线
本专利技术涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种2×4宽频巴特勒矩阵板、一种2×4宽频巴特勒矩阵及一种多波束天线。
技术介绍
随着移动通信的迅猛发展、移动通信业务量的急剧增加和有限的频谱资源的矛盾日益突出，多波束天线技术由于其能在天线阵面上形成多个高增益的窄波束，使常规单个扇区裂变为多个扇区覆盖，扩大系统容量，增加覆盖距离，而被广泛应用于无线通信领域。而由巴特勒矩阵形成的每个波束都能获得满阵增益，是多波束天线的关键器件。然而，现有技术的巴特勒矩阵频带较窄、尺寸较大，为了满足天线小型化、宽频化、低成本、高性能的需求，有必要对现有技术作进一步的改善。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种2×4宽频巴特勒矩阵板。同时，本专利技术还提供了一种应用所述2×4宽频巴特勒矩阵板的2×4宽频巴特勒矩阵。所述2×4宽频巴特勒矩阵有利于实现天线小型化、宽频化、成本低、高性能。此外，本专利技术还提供了一种应用所述2×4宽频巴特勒矩阵的多波束天线。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种2×4宽频巴特勒矩阵板，具有两个输入端口及四个输出端口，所述2×4宽频巴特勒矩阵板包括介质基板及设于所述介质基板上的定向耦合器和功分器；所述定向耦合器具有两个输入端，分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输入端口，所述定向耦合器的输出端分别与所述功分器的输入端连接，所述功分器具有四个输出端，其分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输出端口；当电信号从所述定向耦合器任意一个输入端输入时，在所述功分器四个输出端分别输出的功率比为1:N:N:1，其中N为大于1的常数。具体地，所述定向耦合器为3dB定向耦合器，并且该定向耦合器为单级宽边耦合线定向耦合器或级联式宽边耦合线定向耦合器。具体地，所述功分器包括与所述定向耦合器的一输出端连接的第一功分器及与所述定向耦合器的另一输出端连接的第二功分器，第一功分器和第二功分器均为一分二功分器，并且各自两个输出端的功分比为1：N。具体地，所述第一功分器与所述第二功分器均包括具有输入端、隔离端和两个输出端的耦合器、与耦合器的一输出端连接的固定移相器、与耦合器的另一输出端连接的相位调配器、与所述隔离端连接的匹配负载及与所述匹配负载连接的第一开路枝节；所述第一功分器与所述第二功分器的输入端均为所述耦合器的输入端，所述第一功分器与所述第二功分器各自的两个输出端均为所述固定移相器的输出端和所述相位调配器的输出端。具体地，所述第一功分器和所述第二功分器中的所述耦合器均为宽边耦合线定向耦合器。具体地，所述定向耦合器包括第一传输线和第二传输线，所述第一传输线和第二传输线分设于所述介质基板的上下两层；所述第一功分器和所述第二功分器的耦合器、固定移相器、相位调配器及匹配负载均分设于所述介质基板的上下两层。具体地，位于所述介质基板下层的各部件的输入端、输出端所对应的所述巴勒特矩阵板的输入端口、输出端口均在介质基板的上层设置连接导体，所述位于所述介质基板下层的各部件的输入端、输出端借助金属化过孔与所述连接导体连接。具体地，所述固定移相器为50Ω传输线，其以多段弯折的形式设于介质基板上。具体地，所述相位调配器由三段串联的传输线、均与中间一段传输线连接且相互并联的两个第二开路枝节组成，其中，所述第二开路枝节长度为λ/2，λ为中心频率的波长。进一步地，所述功分器四个输出端分别输出的功率比为1:5:5:1。同时，本专利技术提供了应用所述2×4宽频巴特勒矩阵板的2×4宽频巴特勒矩阵，其包括金属腔体，均设于所述金属腔体内且依次层叠的上层介质板、上述2×4宽频巴特勒矩阵板及下层介质板；所述金属腔体设有两个输入端口和四个输出端口，作为2×4宽频巴特勒矩阵的输入端口和输出端口，其与所述2×4宽频巴特勒矩阵板的两个输入端口和四个输出端口一一对应连接。此外，本专利技术还提供了一种多波束天线，包括天线阵列和与所述天线阵列连接的2×4宽频巴特勒矩阵，所述2×4宽频巴特勒矩阵为上述的2×4宽频巴特勒矩阵。具体地，所述2×4宽频巴特勒矩阵的其中两个输出端口直接连接天线阵列，另两个输出端口经180°固定移相器后连接天线阵列，以使得所述2×4宽频巴特勒矩阵四个输出端口对应连接的天线阵列中，相邻的天线阵列间的信号等相位差输出。相比现有技术，本专利技术的方案具有以下优点：1.在本专利技术的技术方案中，所述2×4宽频巴特勒矩阵板将所述定向耦合器及所述功分器集成到一块介质基板上，结构紧凑、尺寸小、易于装配、成本低。2.在本专利技术的技术方案中，所述2×4宽频巴特勒矩阵板将所述定向耦合器设计成单级宽边耦合线定向耦合器或级联式宽边耦合线定向耦合器，采用新颖的设计实现所述功分器，具有尺寸小、频带宽、功率分配灵活、驻波低、损耗小、隔离度高等优点。3.在本专利技术的技术方案中，所述2×4宽频巴特勒矩阵采用下上层介质板、2×4宽频巴特勒矩阵板和上下层介质板依次层叠于金属腔体中构成介质带状线结构，焊接方便可靠、无源互调低，有利于提高生产效率。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵板的一种实施例的结构示意图；图2为图1的部分结构的结构分解图，主要示出了2×4宽频巴特勒矩阵板中的第一功分器的结构组成；图3为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的结构示意图；图4为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第一输入端和第二输入端的回波损耗仿真结果图；图5为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第一输入端和第二输入端的隔离度仿真结果图；图6为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第一输入端到输出端的幅度仿真结果图；图7为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第二输入端到输出端的幅度仿真结果图；图8为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第一输入端馈电时的插入损耗仿真结果图；图9为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第二输入端馈电时的插入损耗仿真结果图；图10为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第一输入端到输出端的相对传输相位仿真结果图；图11为本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵的一种实施例的第二输入端到输出端的相对传输相位仿真结果图；图12为本专利技术中的一种多波束天线的一种实施例的结构示意图；图13为本专利技术中的一种多波束天线的另一种实施例的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似的功能件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术而不能解释为对本专利技术的限制。如图1所示，提供了本专利技术中的一种2×4宽频巴特勒矩阵板的一种实施例。所述2×4宽频巴特勒矩阵板100为双层线路设计，其中实体部分为上层线路，阴影部分为下层线路。所述2×4宽频巴特勒矩阵板100具有两个输入端口及四个输出端口。所述2×4宽频巴特勒矩阵板100包括介质基板101及设于所述介质基板101上的定向耦合器1和功分器2。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2×4宽频巴特勒矩阵板，具有两个输入端口及四个输出端口，其特征在于，包括介质基板及设于所述介质基板上的定向耦合器和功分器；所述定向耦合器具有两个输入端，分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输入端口，所述定向耦合器的输出端与所述功分器的输入端连接，所述功分器具有四个输出端，其分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输出端口；当电信号从所述定向耦合器任意一个输入端输入时，在所述功分器四个输出端分别输出的功率比为1:N:N:1，其中N为大于1的常数。

【技术特征摘要】
1.一种2×4宽频巴特勒矩阵板，具有两个输入端口及四个输出端口，其特征在于，包括介质基板及设于所述介质基板上的定向耦合器和功分器；所述定向耦合器具有两个输入端，分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输入端口，所述定向耦合器的输出端与所述功分器的输入端连接，所述功分器具有四个输出端，其分别作为所述2×4宽频巴特勒矩阵板的输出端口；当电信号从所述定向耦合器任意一个输入端输入时，在所述功分器四个输出端分别输出的功率比为1:N:N:1，其中N为大于1的常数。2.根据权利要求1所述的2×4宽频巴特勒矩阵板，其特征在于，所述定向耦合器为3dB定向耦合器，并且该定向耦合器为单级宽边耦合线定向耦合器或级联式宽边耦合线定向耦合器。3.根据权利要求1所述的2×4宽频巴特勒矩阵板，其特征在于，所述功分器包括与所述定向耦合器的一输出端连接的第一功分器及与所述定向耦合器的另一输出端连接的第二功分器，第一功分器和第二功分器均为一分二功分器，并且各自两个输出端的功分比为1：N。4.根据权利要求3所述的2×4宽频巴特勒矩阵板，其特征在于，所述第一功分器与所述第二功分器均包括具有输入端、隔离端和两个输出端的耦合器、与耦合器的一输出端连接的固定移相器、与耦合器的另一输出端连接的相位调配器、与所述隔离端连接的匹配负载及与所述匹配负载连接的第一开路枝节；所述第一功分器与所述第二功分器的输入端均为所述耦合器的输入端，所述第一功分器与所述第二功分器各自的两个输出端均为所述固定移相器的输出端和所述相位调配器的输出端。5.根据权利要求4所述的2×4宽频巴特勒矩阵板，其特征在于，所述第一功分器和所述第二功分器中的所述耦合器均为宽边耦合线定向耦合器。6.根据权利要求4所述的2×4宽频巴特勒矩阵板，其特征在于，所述定向耦合器包括第一传输线和第二传输线，所述第一传输线和第二传输线分设于所述介质基板的上下两层；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑之伦，李志龙，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，京信通信技术广州有限公司，京信通信系统广州有限公司，天津京信通信系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44