基于Butler矩阵的60GHz波束转换天线阵列的研究

发布时间：2021-03-24 16:19

　　波束转换天线阵列,可以提高扫描角度范围,同时提高方向性、增益并抑制噪声。60GHz附近的频谱范围宽,信息容量大,可用于短距离通信、汽车雷达传感器、生命体征检测、城市高速物联网连接等方面。当前,60GHz的开放频段已扩展至53GHz⁶7GHz,因此本文研究的基于Butler矩阵的60GHz宽带波束转换天线阵列在生命体征探测等领域具有重要意义。另外,本文也研究了在两个频点任意设置移相量的双频移相器,这将对双频可重构天线和双频相控阵列天线产生重要影响。本文的具体工作如下:第一部分介绍了基本Butler矩阵的拓扑结构及其波束形成原理。然后介绍了宽带耦合器、宽带交叉器和宽带移相器的基本原理。第二部分介绍了移相器基本原理和技术参数。然后重点介绍了反射式移相器的基本原理。第三部分介绍了基于Butler矩阵的60GHz宽带波束转换天线阵列的具体设计仿真过程。先分别对宽带耦合器、宽带交叉器、宽带移相器和宽带贴片天线进行设计、仿真优化。然后将其整合进行整体的仿真优化。最终的天线阵列在不同的端口激励下,在53GHz⁶7GHz带宽内都能形成四道清晰的波束,且波束方向... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

论文框架

基于 Butler 矩阵的 60GHz 波束转换天线阵列的研究持匹配。无论哪个输入端口被激励，Butler 矩阵的相邻输出端口输出端口的具体相差值与输入端口有关，详情如表 2.1 所示。图口激励时，对应的波束指向图。天线的波束指向按中线对称，是。即相对称的输入端口激励时，相邻输出端口的相位互为相反数的输入端可以外接微波开关，输出端口外接天线阵列。当微波，会改变其输出端口的相差值。影响天线阵列的相位排布，导致某区域的扫描。其示意图如图 2.2 所示。

图 2.2 波束转换示意图合器原理耦合器[41]，是 Butler 矩阵的基本组成部分之一，也是一种常用的输、耦合与隔离。本文使用微带线耦合器构建 Butler 矩阵，其基四个端口，分别是输入端、直通端、耦合端和隔离端。图中 Z0行且完全相同的微带线交叉构成，其中竖直的微带线称为分支线。分支线微带线的阻抗与端口阻抗相等，为 Z0，两外两条微带线的器的工作原理为：当四个端口都匹配时，从输入端口 1 进入的功端 3，耦合端信号的相位较直通端滞后 90°，隔离端无信号输出。


本文编号：3098018