基于巴特勒矩阵的无源多波束成形网络技术研究

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于巴特勒矩阵的无源多波束成形网络技术研究　　随着通信与测控技术的不断发展，要求通信站能对多个用户进行通信。近些年空域分集技术得到广泛关注，基于多波束技术的多用户系统得到深入研究。本文首先对各种多波束方案进行了介绍，并对各种多波束技术进行了对比。空分多址，主要通过用户空间上存在不相关性，从而通过空间滤波的方式，通过每个用户在空间上的区别，区分出不同用户的信号。实现该多址方式的重要技术手段就是多波束成形技术。　　固定多波

2、束天线及其波束形成网络的基本原理　　无源多波束成形网络，是通过微波无源器件，通过级联或者插入的方法，使得微波信号天线的不同单元间形成不同延迟、不同幅度的加权，在单元间形成规则的幅相加权，以达到波束成形的目的，不同的输入端口可以形成不同的单元幅相加权，从而产生多个波束。　　和有源相控阵列相比，无源多波束天线具有造价低廉的优点，因而更加适用于大批量制作生产，所以构成无源多波束天线的波束形成网络就具有很大的研究价值。目前比较前沿的无源多波束网络有rotman透镜技术、巴特勒矩阵技术。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结

3、果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　一个损耗小、制造成本低廉的波束形成网络可以减小发射功率损耗，提高功放利用率，从而提升整机性能。在无源多波束网络中，butler矩阵是一种经常使用的波束形成网络，主要由90°电桥、0dB交叉耦合器、移相器构成。　　基于4×4巴特勒矩阵的无源多波束成形网络设计　　针对一维小型化无源多波束成形网络，利用带状线在厚度方向的一维封闭场限制，有效缩减了butler矩阵的厚度，对X波段带状线

4、4×4butler矩阵进行了仿真。　　仿真选用了Rogers5880板材作为介质基板，该介质基板的介电常数为。设计带状线为对称带状线，带状线距离上下壁的厚度为，总厚度1mm。计算50欧姆线宽为。　　分别设计了3dB分支线耦合器、0dB分支线交叉耦合器、移相器，而后对电路进行级联，并对各参数进行优化，得到电路结构如图2。　　通过有限元分析，得到了该无源多波束网络各个通道的相位加权关系如图3所示。可以看到每个相邻通道的相位差约为45°，在附近相位差随频率变化不大。　　该无源多波束网络各个通道的幅度加权关系如图4所示。本次设计采用了等幅加权的方式，在验证频

5、段附近，各个通道的幅度曲线相互交汇，幅度平衡度较好。　　结束语课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　本文介绍了无源多波束形成网络的基本原理，对无源多波束形成网络进行了基于微带线技术的小型化设计与仿真。由仿真数据可以看出，带状线的巴特勒矩阵在窄带带宽内，幅度平衡度达到了±，相位平衡度在±5°以内。利用带状线的电磁结构限制，设计的巴特勒矩阵厚度仅

6、为1mm，但是该巴特勒矩阵的面积较大，需要进行改进。其主要改进措施有两步，第一步，以折叠线替代直线，减小分联盟支线电桥的布板面积；第二步，以雪夫曼移相器替代传输线移相器，缩减布板面积的同时扩展工作带宽。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。