一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络制造技术

本实用新型专利技术公开了基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的‑45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；第一3dB定向耦合器的两侧边有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝；该Butler矩阵馈电网络采用双层结构避免单层结构中间的交叉结的引入，简化移相器等结构的设计；且使得Butler矩阵馈电网络横向尺寸减小。

A Butler matrix feed network based on substrate integrated waveguide

The utility model discloses a Butler matrix feeding network based on a substrate integrated waveguide, which comprises two layers of up-and-down stacked dielectric plates, successively connected input ports arranged on the dielectric plates, first 3dB directional couplers symmetrically arranged with a double-layer structure, a symmetrically arranged 45 phase shifter with a double-layer structure, and an up-down stacked arrangement. The second 3dB directional coupler with a single layer structure and its output port; the periodic metal through holes through the two dielectric plates and the rectangular slots through the floor between the two dielectric plates on both sides of the first 3dB directional coupler; and the periodic metal through holes through the dielectric plates on both sides of the second 3dB directional coupler and the setting thereof. The Butler matrix feeder network adopts a double-layer structure to avoid the introduction of cross junctions between single-layer structures, simplify the design of phase shifters and other structures, and reduce the transverse size of the Butler matrix feeder network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络
本技术涉及通讯
，特别涉及一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络。
技术介绍
目前现有的矩阵馈电网络都是基于单层基片集成波导形式实现的。由于现有技术中Butler矩阵馈电网络的单层结构中需要有对应数量的交叉结(例如4*4Butler矩阵馈电网络有两个交叉结)，因此各个组成部分无法紧凑组合在一起，从而导致整体馈电网络横向尺寸比较大，对于空间受限的环境下，这种形式很难实现。因此，如何解决现有的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络横向尺寸大，损耗高的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，该Butler矩阵馈电网络采用双层结构避免单层结构中间的交叉结的引入，简化移相器等结构的设计；且使得Butler矩阵馈电网络横向尺寸减小。为解决上述技术问题，本技术提供一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口和输出端口设置在上层介质板中，另一半的输入端口和输出端口设置在下层介质板中；其中，第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。优选地，矩形缝隙具体为与侧边具有一定夹角的矩形缝隙。优选地，矩形缝隙的数量为8个。优选地，每个矩形缝隙的尺寸均相同。优选地，第二3dB定向耦合器还包括：沿矩形开缝延伸方向上设置第二金属通孔；其中，第二金属通孔的直径小于周期性金属通孔的直径。优选地，第二3dB定向耦合器还包括：对称设置在每侧周期性金属通孔内侧的第三金属通孔。优选地，第三金属通孔的数量为6。优选地，-45°移相器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及设置在下层介质板第一侧边内侧的第四金属通孔。优选地，第四金属通孔的数量为5。优选地，Butler矩阵馈电网络还包括：锥形变换结构；其中，锥形变换结构设置在各输入端口与第一3dB定向耦合器之间；以及第二3dB定向耦合器与各输出端口之间。本技术所提供的一种公开了基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口和输出端口设置在上层介质板中，另一半的输入端口和输出端口设置在下层介质板中；其中，第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。该Butler矩阵馈电网络采用双层上下堆叠的基片集成波导结构来避免现有技术中基片集成波导结构中间的交叉结的引入，相当于省略掉两个移相器之间因为交叉结存在占用的大部分空间，从而使两个移相器可以紧密并在一起。本技术中仅仅靠两种不同形式的3dB定向耦合器(第一3dB定向耦合器和第二3dB定向耦合器)就可以实现交叉功能，可以简化设计流程。相对于现有技术中基片集成波导结构中各个单元进行平铺设计，这种上下堆叠设计，使得原本横向平铺的信号输入变为上层介质板一半信号输入，下层介质板一半信号输入，使得最终Butler矩阵馈电网络的横向尺寸较现有技术中单层网络缩小50％左右，可以充分利用有限的空间资源。此外由于省略掉交叉结，移相器产生的相移仅仅相对于基片集成波导传输线设计即可，不需要再基于交叉结进行协同设计，即仅需两个相同的移相器即可，不需要像现有技术中交叉结处引入金属过孔需要设计两个不同的移相器，进一步可以简化设计流程，缩短设计周期。因此，本技术解决现有技术中Butler矩阵馈电网络横向尺寸大，损耗高的问题。进一步地，对于微波毫米波频段，微带引起的损耗会越来越大，选用微带在这个频段实现Butler矩阵馈电网络是不可取的。而基片集成波导由于自身具有的高Q值、高功率容量、低损耗、易集成等优点，因此本技术选用基片集成波导结构，可以在微波毫米波频段克服选用微带形式实现带来的缺点。基于上述技术方案，本技术提供的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，选用双层基片集成波导结构使横向尺寸较单层网络缩小50％左右，省略交叉结设计，简化移相器设计流程。采用基片集成波导可以减小在微波毫米波频段的损耗。因此本技术可以适用于微波毫米波多波束天线的波束形成网络。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络的结构框图；图2为本技术实施例提供的一种第一3dB定向耦合器的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种第二3dB定向耦合器的结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种-45°移相器的结构示意图；图5为本技术实施例提供的一种4×4Butler矩阵馈电网络原理图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。微带天线(microstripantenna)在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。而基片集成波导(Substrateintegratedwaveguide，SIW)是一种新的微波传输线形式，其利用金属通孔在介质基片即介质板上实现波导的场传播模式。由于在微波毫米波频段，微带引起的损耗会越来越大，选用微带在这个频段实现Butler矩阵馈电网络是不可取的。本实施例为了使Butler矩阵馈电网络可以适用于微波毫米波多波束天线的波束形成网络采用基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络。而传统Butler矩阵馈电网络体积大，结构复杂，损耗高。例如传统的4×4Butler矩阵是由4个3dB分支线耦合器、2个0dB交叉结和2个45度的移相器构成，而0dB交叉结又可以由2个3dB分支线耦合器级联构成。由于交叉结的引入占用的大部分空间，从而使两个移相器不能够紧密并在一起整体体积增大。进一步移相器等的设计还需要考虑到交叉结，增加了设计难度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，所述介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的‑45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；所述Butler矩阵馈电网络中一半的所述输入端口和所述输出端口设置在上层介质板中，另一半的所述输入端口和所述输出端口设置在下层介质板中；其中，所述第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层所述介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层所述介质板之间地板的矩形缝隙；所述第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿所述介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。

【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，所述介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；所述Butler矩阵馈电网络中一半的所述输入端口和所述输出端口设置在上层介质板中，另一半的所述输入端口和所述输出端口设置在下层介质板中；其中，所述第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层所述介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层所述介质板之间地板的矩形缝隙；所述第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿所述介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。2.根据权利要求1所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述矩形缝隙具体为与侧边具有一定夹角的矩形缝隙。3.根据权利要求2所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述矩形缝隙的数量为8个。4.根据权利要求3所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，每个所述矩形缝隙的尺寸均相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国庆，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37