一种2×4巴特勒矩阵网络的制作方法

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种2×4巴特勒矩阵网络。

背景技术：

随着移动通信技术的迅速发展和移动通信业务量的急剧增加，正面临着通信小区间信号干扰强、频谱容量不足和信号覆盖窄等问题。多波束天线可以同时产生多个波束的方向图特性，可以增加网络容量；另外，多波束天线易实现窄波束和高增益，可以降低信号干扰和增加覆盖距离。因此，多波束天线具有广泛的应用前景和价值。

其中，butler(巴特勒)矩阵是多波束天线的重要组成部分，是产生多波束特性的关键部件。然而，现有技术中的butler(巴特勒)矩阵的结构复杂，且具有较高的耗损，有待于进一步地完善。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种2×4巴特勒矩阵网络。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种2×4巴特勒矩阵网络，包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一欧姆电阻和第二欧姆电阻；其中，每个定向耦合器具有两个输入端和两个输出端，分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述2×4巴特勒矩阵有2个信号输入端口，分别为第一输入端口和第二输入端口，有4个输出端口，分别为第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；

所述第一定向耦合器的第一输入端连接到第一输入端口，第一定向耦合器的第二输入端连接到第二输入端口；第一定向耦合器的第一输出端与第三定向耦合器的第一输入端连接，第三定向耦合器的第二输入端与第一欧姆电阻连接，第一欧姆电阻的另一端接地，第三定向耦合器的第一输出端与第一输出端口连接，第三定向耦合器的第二输出端与第二输出端口连接；第一定向耦合器的第二输出端与第二定向耦合器的第一输入端连接，第二定向耦合器的第二输入端与第二欧姆电阻连接，第二欧姆电阻的另一端接地，第二定向耦合器的第一输出端与第三输出端口连接，第二定向耦合器的第二输出端与第四输出端口连接。

进一步地，所述第一定向耦合器具有90度相移特性。

进一步地，所述第二、三定向耦合器具有180度相移特性。

进一步地，第一定向耦合器为具有90度移相特性的等功率分配定向耦合器。

进一步地，第二定向耦合器为具有180度移相特性的不等功率分配定向耦合器。

进一步地，第三定向耦合器为具有180度移相特性的不等功率分配定向耦合器。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明提供的一种2×4巴特勒矩阵网络的构成组件少，结构简单，当该网络的第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4分别与等间距的4单元阵列连接，可以产生两个不同波束指向的辐射方向图。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明2×4巴特勒矩阵网络顶层结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，本发明提供的一种2×4巴特勒矩阵网络第一定向耦合器1、第二定向耦合器2、第三定向耦合器3、第一欧姆电阻4和第二欧姆电阻5组成；其中，每个定向耦合器具有两个输入端和两个输出端，分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述2×4巴特勒矩阵有2个信号输入端口，分别为第一输入端口in1和第二输入端口in2，有4个输出端口，分别为第一输出端口out1、第二输出端口out2、第三输出端口out3和第四输出端口out4。

本发明中各部件的连接关系如图1所示，所述第一定向耦合器1的第一输入端1a连接到第一输入端口in1，第一定向耦合器1的第二输入端1b连接到第二输入端口in2；第一定向耦合器1的第一输出端1c与第三定向耦合器3的第一输入端3a连接，第三定向耦合器3的第二输入端3b与第一欧姆电阻4连接，第一欧姆电阻4的另一端接地，第三定向耦合器3的第一输出端3c与第一输出端口out1连接，第三定向耦合器3的第二输出端3d与第二输出端口out2连接；第一定向耦合器1的第二输出端1d与第二定向耦合器2的第一输入端2a连接，第二定向耦合器2的第二输入端2b与第二欧姆电阻5连接，第二欧姆电阻5的另一端接地，第二定向耦合器2的第一输出端2c与第三输出端口out3连接，第二定向耦合器2的第二输出端2d与第四输出端口out4连接。

在本发明中，所述第一定向耦合器1具有90度相移特性，即当从第一定向耦合器1的任何一个输入端馈电时，其异侧输出端的传输相位比同侧输出端的传输相位延迟90度；所述第二、三定向耦合器具有180度相移特性，即当从第二、三定向耦合器的任何一个输入端馈电时，其异侧输出端的传输相位比同侧输出端的传输相位延迟180度。

具体地，第一定向耦合器1为具有90度移相特性的等功率分配定向耦合器。当信号从第一定向耦合器1的第一输入端1a馈电时，第一输出端1c与第二输出端1d的分配功率相等，为输入信号功率的一半，第二输出端1d的输出相位相对于第一输出端1c的相位延迟90度。类似地，当信号从第一定向耦合器1的第二输入端1b馈电时，第一输出端1c与第二输出端1d的分配功率相等，为输入信号功率的一半，第一输出端1c的输出相位相对于第二输出端1d的输出相位延迟90度。

第二定向耦合器2为具有180度移相特性的不等功率分配定向耦合器。当信号从第二定向耦合器2的第一输入端2a馈电时，第一输出端2c的分配功率是第二输出端2d的分配功率的n倍，n>1，第二输出端2d的输出相位相对于第一输出端2c的相位延迟180度。类似地，当信号从第二定向耦合器2的第二输入端2b馈电时，第二输出端2d的分配功率是第一输出端2c的分配功率的n倍，n>1，第一输出端2c的输出相位相对于第二输出端2d的相位延迟180度。

第三定向耦合器3为具有180度移相特性的不等功率分配定向耦合器。当信号从第三定向耦合器3的第一输入端3a馈电时，第一输出端3c的分配功率是第二输出端3d的分配功率的n倍，n>1，第二输出端3d的输出相位相对于第一输出端3c的相位延迟180度。类似地，当信号从第三定向耦合器3的第二输入端3b馈电时，第二输出端3d的分配功率是第一输出端3c的分配功率的n倍，n>1，第一输出端3c的输出相位相对于第二输出端3d的相位延迟180度。

本发明的工作原理如下：

射频信号若从第一输入端口in1输入，信号首先经过第一定向耦合器1后分出两路信号，第一定向耦合器1的第一输出端1c信号为1/2∠0°，第二输出端1d信号为1/2∠-90°，其中信号1/2∠0°流向第三定向耦合器3的第一输入端3a，信号1/2∠0°经过第三定向耦合器3后，第三定向耦合器3的第一输出端3c的信号为n/(2×(n+1))∠0°，第三定向耦合器3的第二输出端3d的信号为1/(2×(n+1))∠-180°；第一定向耦合器1的第二输出端1d信号1/2∠-90°流向第二定向耦合器2的第一输入端2a，信号1/2∠-90°经过第二定向耦合器2后，第二定向耦合器2的第一输出端2c的信号为n/(2×(n+1))∠-90°，第二定向耦合器2的第二输出端2d的信号为1/(2×(n+1))∠-270°。因此，若从第一输入端口in1输入信号后，则第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的输出信号分别为1/(2×(n+1))∠-180°、n/(2×(n+1))∠-90°、n/(2×(n+1))∠0°、1/(2×(n+1))∠-270°，即当从第一输入端口in1馈电时，第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的信号功率比为1：n：n：1，第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的相邻输出端口的分配功率相位差为90°。

射频信号若从第一输入端口in2输入，信号首先经过第一定向耦合器1后分出两路信号，第一定向耦合器1的第一输出端1c信号为1/2∠-90°，第二输出端1d信号为1/2∠0°，其中信号1/2∠-90°流向第三定向耦合器3的第一输入端3a，信号1/2∠-90°经过第三定向耦合器3后，第三定向耦合器3的第一输出端3c的信号为n/(2×(n+1))∠-90°，第三定向耦合器3的第二输出端3d的信号为1/(2×(n+1))∠-270°；第一定向耦合器1的第二输出端1d信号1/2∠0°流向第二定向耦合器2的第一输入端2a，信号1/2∠0°经过第二定向耦合器2后，第二定向耦合器2的第一输出端2c的信号为n/(2×(n+1))∠0°，第二定向耦合器2的第二输出端2d的信号为1/(2×(n+1))∠-180°。因此，若从第一输入端口in2输入信号后，则第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的输出信号分别为1/(2×(n+1))∠-270°、n/(2×(n+1))∠0°、n/(2×(n+1))∠-90°、1/(2×(n+1))∠-180°，即当从第一输入端口in2馈电时，第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的信号功率比为1：n：n：1，第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4的相邻输出端口的分配功率相位差为-90°。

本发明提供的一种2×4巴特勒矩阵网络的构成组件少，结构简单，当该网络的第二输出端口out2、第三输出端口out3、第一输出端口out1和第四输出端口out4分别与等间距的4单元阵列连接，可以产生两个不同波束指向的辐射方向图。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。