本發明專利技術公開了一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，其包括4個枝節加載諧振器、2個輸入端饋線頭、2個輸出端饋線頭、4根端口饋線。每個諧振器與另外兩個諧振器之間有電耦合或磁耦合，通過電耦合和磁耦合路徑的組合實現相移特性。本發明專利技術使用枝節加載諧振器單元來代替3dB耦合器，結構簡單，而且實現了帶通濾波特性；通過電耦合和磁耦合的路徑組合來產生相移，不僅省掉了移相器的使用，也保證了較好的隔離度，電路尺寸大大減小。由于巴特勒矩陣為微帶結構，重量輕、成本低、適合工業批量生產，所以巴特勒矩陣具備結構簡單、設計容易、制造成本低廉的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微帶線形式巴特勒矩陣的
，特別涉及一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣。
技術介紹
由于近年來無線通信的高速發展，無論是3G技術的普及、物聯網的火熱還是4G的到來，都標志著無線技術又將迎來一個蓬勃發展的高峰期。另一方面，隨著電子信息的迅猛發展，人們對于通信質量的要求越來越高，多徑衰落和信道間的干擾等問題也愈發顯得重要。目前解決這些問題的主要技術是利用波束切換智能天線，而巴特勒矩陣作為組成波束切換智能天線的重要部分，能夠實現波束形成網絡，因此也成為了近些年的研究熱點之一。同時，在實際應用中，為了抑制傳輸信號的寄生頻率和放大器的互調干擾，通常還需要級聯一個帶通濾波器，這將會造成電路尺寸的加大。如果能夠將巴特勒矩陣和帶通濾波特性集成在一個結構中，必定能大大減小電路的尺寸，這也符合設備小型化的趨勢。目前巴特勒矩陣比較常用也比較方便的結構是在輸入端口和輸出端口之間交叉級聯3dB耦合器和特定角度的移相器，使巴特勒矩陣的性能能達到預期的指標。2013年，O.M.Haraz等人在\IEEE International Conference on Ultra-Wideband\上發表題為\Two-Layer Butterfly-Shaped Microstrip 4×4Butler Matrix for Ultra-Wideband Beam-Forming Applications\，采用雙層微帶線結構，實現了耦合器和移相器的交叉互聯，形成一個4×4的巴特勒矩陣。該結構如附圖1所示。2013年，Tong-Hong Lin等人在\IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES\上發表題為\Bandwidth Enhancement of 4×4ButlerMatrixUsing Broadband Forward-Wave DirectionalCoupler and Phase
Difference Compensation\，采用雙層板結構，分別利用前向波直接耦合和相位差異補償技術實現耦合器和移相器，形成一個4×4的巴特勒矩陣。該結構如附圖2所示。2015年，M.J.Lancaster等人在\IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES\上發表題為\Advanced Butler Matrices with Integrated Bandpass Filter Functions\，采用腔體諧振器來實現帶通濾波特性，利用腔體諧振器之間的耦合實現相移，形成一個2×2帶濾波特性的巴特勒矩陣。該結構如附圖3所示。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，該巴特勒矩陣采用的是在輸入端口和輸出端口之間級聯諧振器單元的結構，并且通過諧振器單元間的電耦合和磁耦合的組合，來實現輸出信號相位差為0°或180°，從而省略了移相器結構，減小了電路的尺寸，同時級聯的諧振器單元能夠實現良好的帶通濾波特性。本專利技術的目的通過下述技術方案實現：一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，以印刷電路板的方式制作在介質基板1上，一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，以印刷電路板的方式制作在介質基板1上，所述介質基板的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的第一輸入端饋線頭P1和第二輸入端饋線頭P2、用于輸出電磁波信號的第一輸出端饋線頭P3和第二輸出端饋線頭P4、與所述第一輸入端饋線頭P1相連的第一端口饋線2、與所述第二輸入端饋線頭P2相連的第二端口饋線5、與所述第一輸出端饋線頭P3相連的第三端口饋線3、與所述第二輸出端饋線頭P4相連的第四端口饋線4、兩組分別上下相鄰并鏡像對稱的第一諧振器9與第三諧振器6以及第四諧振器8與第二諧振器7；所述第一諧振器9與所述第四諧振器8以及所述第三諧振器6與所述第二諧振器7左右相鄰設置；所述第一端口饋線2位于所述第一諧振器9的上方，所述第三端口饋線3位于所述第三諧振器6的下方，并且所述第一端口饋線2
與所述所述第三端口饋線3上下平行對稱設置；所述第四端口饋線4位于所述第四諧振器8的外側，所述第二端口饋線5位于所述第二諧振器7的外側，并且所述第四端口饋線4與所述第二端口饋線5位于同一豎直直線上；所述第一端口饋線2和所述第二端口饋線4左右垂直設置；所述第三端口饋線3和所述第二端口饋線5左右垂直設置。進一步地，所述第一諧振器9、所述第四諧振器8、所述第二諧振器7、所述第三諧振器6均為枝節加載諧振器。進一步地，所述第一諧振器9與所述第三諧振器6均包括開口向左的U型諧振器與L型枝節，其中，U型諧振器的底端與L型枝節的一端相連。進一步地，所述第四諧振器8包括開口向上的U型諧振器與L型枝節，其中，U型諧振器的左側與L型枝節的一端相連；所述第二諧振器7包括開口向下的U型諧振器與L型枝節，其中，U型諧振器的左側與L型枝節的一端相連。進一步地，所述第一諧振器9與所述第三諧振器6、所述第一諧振器9與所述第四諧振器8、所述第三諧振器6與所述第二諧振器7之間存在電耦合，分別通過調節上述諧振器之間的第一耦合間隙10、第二耦合間隙11、第三耦合間隙12的大小控制電耦合的大小。進一步地，所述第二諧振器7與所述第四諧振器8之間存在磁耦合，通過調節上述諧振器之間的第四耦合間隙13的大小控制磁耦合的大小。進一步地，所述第一輸入端饋線頭P1輸入電磁波信號時，所述第一輸出端饋線頭P3和所述第二輸出端饋線頭P4輸出的信號相位相等。進一步地，所述第二輸入端饋線頭P2輸入電磁波信號時，所述第一輸出端饋線頭P3和所述第二輸出端饋線頭P4輸出的信號相位相差180°。進一步地，所述第一輸入端饋線頭P1與所述第一端口饋線2的一端垂直連接，所述第二輸入端饋線頭P2與所述第二端口饋線5的一端垂直連接，所述第一輸出端饋線頭P3與所述第三端口饋線3的一端垂直連接，所述第二輸出端饋線頭P4與所述第四端口饋線4的一端垂直連接。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：1、使用枝節加載諧振器單元來代替3dB耦合器，結構簡單，而且實現了帶通濾波特性。2、通過電耦合和磁耦合的路徑組合來產生相移，不僅省掉了移相器的使
用，也保證了較好的隔離度，電路尺寸大大減小。3、由于巴特勒矩陣為微帶結構，重量輕、成本低、適合工業批量生產，所以巴特勒矩陣具備結構簡單、設計容易、制造成本低廉的優點。附圖說明圖1是現有技術1中公開的一種巴特勒矩陣的結構示意圖；圖2是現有技術2中公開的一種巴特勒矩陣的結構示意圖；圖3是現有技術3中公開的一種巴特勒矩陣的結構示意圖；圖4是本專利技術提出的基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣的結構示意圖；圖5是本專利技術提出的基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣的結構尺寸示意圖；圖6(a)是從P1端口輸入信號時巴特勒矩陣的散射參數仿真結果圖；圖6(b)是從P2端口輸入信號時巴特勒矩陣的散射參數仿真結果圖；圖7是本專利技術提出的基于枝節加載諧振器的具有帶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，以印刷電路板的方式制作在介質基板(1)上，其特征在于：所述介質基板的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的第一輸入端饋線頭P1和第二輸入端饋線頭P2、用于輸出電磁波信號的第一輸出端饋線頭P3和第二輸出端饋線頭P4、與所述第一輸入端饋線頭P1相連的第一端口饋線(2)、與所述第二輸入端饋線頭P2相連的第二端口饋線(5)、與所述第一輸出端饋線頭P3相連的第三端口饋線(3)、與所述第二輸出端饋線頭P4相連的第四端口饋線(4)、兩組分別上下相鄰并鏡像對稱的第一諧振器(9)與第三諧振器(6)以及第四諧振器(8)與第二諧振器(7)；所述第一諧振器(9)與所述第四諧振器(8)以及所述第三諧振器(6)與所述第二諧振器(7)左右相鄰設置；所述第一端口饋線(2)位于所述第一諧振器(9)的上方，所述第三端口饋線(3)位于所述第三諧振器(6)的下方，并且所述第一端口饋線(2)與所述所述第三端口饋線(3)上下平行對稱設置；所述第四端口饋線(4)位于所述第四諧振器(8)的外側，所述第二端口饋線(5)位于所述第二諧振器(7)的外側，并且所述第四端口饋線(4)與所述第二端口饋線(5)位于同一豎直直線上；所述第一端口饋線(2)和所述第二端口饋線(4)左右垂直設置；所述第三端口饋線(3)和所述第二端口饋線(5)左右垂直設置。...
【技術特征摘要】
1.一種基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，以印刷電路板的方式制作在介質基板(1)上，其特征在于：所述介質基板的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的第一輸入端饋線頭P1和第二輸入端饋線頭P2、用于輸出電磁波信號的第一輸出端饋線頭P3和第二輸出端饋線頭P4、與所述第一輸入端饋線頭P1相連的第一端口饋線(2)、與所述第二輸入端饋線頭P2相連的第二端口饋線(5)、與所述第一輸出端饋線頭P3相連的第三端口饋線(3)、與所述第二輸出端饋線頭P4相連的第四端口饋線(4)、兩組分別上下相鄰并鏡像對稱的第一諧振器(9)與第三諧振器(6)以及第四諧振器(8)與第二諧振器(7)；所述第一諧振器(9)與所述第四諧振器(8)以及所述第三諧振器(6)與所述第二諧振器(7)左右相鄰設置；所述第一端口饋線(2)位于所述第一諧振器(9)的上方，所述第三端口饋線(3)位于所述第三諧振器(6)的下方，并且所述第一端口饋線(2)與所述所述第三端口饋線(3)上下平行對稱設置；所述第四端口饋線(4)位于所述第四諧振器(8)的外側，所述第二端口饋線(5)位于所述第二諧振器(7)的外側，并且所述第四端口饋線(4)與所述第二端口饋線(5)位于同一豎直直線上；所述第一端口饋線(2)和所述第二端口饋線(4)左右垂直設置；所述第三端口饋線(3)和所述第二端口饋線(5)左右垂直設置。2.根據權利要求1所述的基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，其特征在于，所述第一諧振器(9)、所述第四諧振器(8)、所述第二諧振器(7)、所述第三諧振器(6)均為枝節加載諧振器。3.根據權利要求2所述的基于枝節加載諧振器的具有帶通濾波特性的微帶線巴特勒矩陣，其特征在于，所述第一諧振器(9)與所述第三諧振器(6)均包括開口向左的U型諧振器與L型枝節，其中，U型諧振器的底端與L型枝節的一端相連。4.根據權利要求2所述的基于枝節加載諧...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳付昌，邵強，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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