新型双频带butler矩阵研究

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1、硕士学位论文新型双频带Butler矩阵研究RESEARCHOFNEWDUAL-BANDBELTBUTLERMATRIX王晓平哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN819.1学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工学硕士学位论文新型双频带Butler矩阵研究硕士研究生：王晓平导师：傅佳辉教授申请学位：工学硕士学科：电磁场与微波技术所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN819.1U.D.C:621.3

2、8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFNEWDUAL-BANDBELTBUTLERMATRIXCandidate：WangXiaopingSupervisor：Prof.FuJiahuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAffiliation：SchoolofElectroni

3、csandInformationEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着经济的发展，我国的汽车数量越来越多，已经逐渐超过了我国高速公路的负载，由于车流量的巨大，高速公路的收费站已经严重的影响了车辆的通畅运行。车辆经过收费站时，需停车缴费，因此会影响高速公路的负载量，ETC收费系统，能够实现不停车缴费的功能，因此，对提高高速公路

4、负载量有着巨大的帮助。ETC收费系统由阵列天线发射信号，而这些天线的馈电网络则通常采用Butler矩阵，该矩阵能够通过对天线位置和相位的调整，达到不同方向波束合成的效果。本文首先对ETC的发展现状进行了介绍，对比了Butler矩阵和其他馈电方式的优势，同时，对应用于ETC收费系统的辐射天线和双工器进行了介绍。本文还从理论方面对Butler矩阵进行了分析，介绍了Butler矩阵的理论基础——传输线理论；分析方法——多端口网络理论，以及组成Butler矩阵的3dB定向耦合器和移相器，最后，对Butler矩阵

5、的特性进行了分析。本文还给出了3dB定向耦合器和移相器的一般设计方法，在此基础上，通过二元加载线的方法，设计了能够在2.4GHz和5.8GHz两个频点处能够同时工作的双频3dB定向耦合器和移相器，通过对其特性参数的计算，确定几何尺寸，并在CST中建模仿真，得到理想的结果；通过对所设计的双频3dB定向耦合器和移相器通过传输线连接排列，得到双频Butler矩阵，同样进行仿真，从结果可以看出，所设计Butler矩阵在工作频点处，输入端口的回波损耗均在-10dB以下，输出端口的传输系数均接近-6dB，表明该双频

6、Butler矩阵具有较好的特性。最后本文对所设计的双频Butler矩阵进行了加工和测试，结果显示，实测结果和仿真结果符合较好，能够满足应用要求。关键词：传输线；定向耦合器；移相器；Butler矩阵-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofeconomy,thenumberofcarsinourcountryisbecomingmoreandmore,whichhasbeenmuchhighertoloadofhighwayinourcountry.Due

7、tothehugenumber,theefficiencyofhighwaytollstationshasseriouslyaffectedthesmoothoperationofthevehicle.Vehiclepassesthetollstation,needtostopandpaycost,thusaffectstheloadofthehighway,theETCchargesystem,canrealizethefunctionwithoutastoppayment,therefore,toi

8、mprovethehighwayloadhasagreathelp.ETCchargingsystembytransmittingantennaarray,andtheantennafeednetworkusuallyusestheButlermatrix,thematrixcanthroughtotheantennapositionandphaseadjustment,toachievethebeamsynthesiseffectofdi