一种新型双层介质结构Butler矩阵研究

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1、2013年2月宇航计测技术Feb．，2013第33卷第1期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．33，No．1文章编号：1000—7202(2013)01—0004—06中图分类号：TNOll．4文献标识码：A一种新型双层介质结构Butler矩阵研究丁轲佳1贺斐2吕善伟2熊小军1(1．北京航空航天大学无人驾驶飞行器设计研究所，北京100191；2．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要提出并实现一种基于双层微带结构的新型8x8Buffer矩阵。利用双层微波电路

2、结构将器件分置于上下层以省略跨接器；采用两段近似入／8阶梯耦合微带线Schiffman结构实现宽频带移相；采用三分支线定向耦合器作为宽带电桥。采用该方法设计并实现工作于C波段的8x8Buffer矩阵样品；实测结果表明，其可在(4．2—5．3)GHz范围内实现各端1：3回波损耗不大于10dB、端El隔离不小于17dB、功分比误差不超过±1．5dB、相位误差不大于±12。等指标，实测平均插入损耗约2．5dB。新型Buffer矩阵较之采用跨接器的经典结构损耗小，更加适用于较大规模多波束成型网络。关键词Butler矩阵多层介质Schiffm

3、an移相器宽带ResearchonaNovelBilayerSubstrateButlerMatrixDINGKe-jialHEFei2LVShan—wei2XIONGXiao-jun1(1．ResearchInstituteofUnmannedAerialVehicle，BeihangUniversity，Beijing100191；2．SchoolofElectronicInformationEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191)AbstractAkindofnovel8x8Bu

4、tlermatrixbasedonmulti．1ayersubstratestructureiSpresentedandrealized．Abilayersubstratestructureisadoptedtodistributecomponentsintotheupanddownlayertoreplacecrossover．Twoapproximate入g／8steppedcouplingmicrostripSchiffmanphaseshifterisusedtorealizewidebandphaseshift．Athre

5、e—branchlinecouplerisemployedaswidebandbridge．An8x8But—lermatrixsampleworkinginCbandfrequencyisdesignedandfabricated．Themeasuredresultsindicatethatinthefrequencyrangeover(4．2—5．3)GHz，thereturnlossofeachportisbetterthan一10dB，theisolationisbetterthan17dB，thedistributione

6、rrorislessthan士1dB。thephaseelrorisIessthan±120andthemeasuredaverageinsertlOSSiSabout2．5dB．Comparedwithconventionalstructurewithcross．over，thenovelButlermatrixhaslowerlossandbetteradaptabilitytolargescalemulti—beamformingnet．work．KeywordsButlermatrixMulti·-layersubstrat

7、eSchiffmanphaseshifterWide．．band1引言随着通信、导航、雷达等技术的快速发展，多波束天馈系统在智能天线、微波定位与导航、相控阵雷达等领域中获得愈加广泛的应用。作为核心器件的多波束形成网络亦成为研究热点。相较于其他无源多波束网络，Butler矩阵具有增益无损、波束正交、收发互易、可采用微带电路加工等独特优势，成为最第1期一种新型双层介质结构Butler矩阵研究常用的多波束网络形式之一。经典的Butler矩阵由3dB／90。电桥、固定相位差移相器和交叉跨接器组成¨J。诸多文献对Butler矩阵的设计方法进行

8、研究和介绍，根据采用的传输线形式、加工工艺不同，大致包括Microstrip(微带线)L23、CPW(共面波导)∞J、BC—CPWHo(宽边耦合带状线～共面波导)、SIW¨1(介质集成波导)、HM—SIW、6o(半模介质集成波导)、L