一种新型的基于半模基片集成波导技术的Butler矩阵.docx

第24卷第3期微波学报V01．24No．32008年6月JOURNALOFMICROWAVESJuII。2008文章编号：1005．6122(2008)03伽05旬5一种新型的基于半模基片集成波导技术的Butler矩阵‘陈鹏洪伟徐俊峰(东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室，南京210096)摘要：提出并实现了一种新型的基于半模基片集成波导技术的Butler矩阵，实际制作的样品工作在X波段(10GHz)，实测插入损耗为2dB，样品尺寸为24cm×6．5cm。采用了标准的双面PcB工艺，该结构与传统的微带电路相比具有插入损耗低、功率容量大等特点，与基片集成波导相比具有面积小的优点，是一种适合于在微波毫米波频段多波束天线使用的波束形成网络。文中给出了具体设计过程和测试结果。关键词：半模基片集成波导，Butler矩阵，多波束天线ANovelButlerMatrixBasedonHalf-ModeSubstrateIntegratedWaVeguideTechnologyCHENPeIlg，HONGWei，XUJ仰-feng(口te断k60r咖可旷肘讹，M舸w，口t脚，S以DoZ矿卅白瑚越幻nSc拓，聊口，ld西硒，蹴五愕，SDl以嘲t跏赴哪毋，№，咖昭210096，醌i舳)Abstnct：Int}Iispapera肿velBuder眦嗽b蹈edonHamModeSubstrateIIltegmtedwavegIlidc(HMSlw)technol-o韶ispmposed粕dimplemented．nepmtot)1坨isf曲ricatedatx_b锄d(10GHz)withast蚰darddotIble8idePCBproc船s．Theme酗删i鹏ertionl∞Bi82dB；tIlesi髓0ftIleproto哆peis24cm×6．5cm．Compared祈tIl咖ventionalInicr∞triptech．nology，misstructureh鹬alow盱inserti∞L略s胍dbenerp0佻rh卸dlingc印abiljty．Comp删试tlltllatb嬲edonSIWtech—nolqgy，t11esize0ftheButlermtrixisconsidembly州uced．Thu8，“isagoodc锄didatefbrbe锄-fonIlingnet’mrksoflni·cmwave盯millimeterwavem出一be锄彻terIr堪s．T}地detaileddesignproce瞄缸Idmeme鹊删resllltsa弛pre眈Ilttd．Keywords：Hanmodesubstmteintegmtedwaveguide(HMSlw)，BuⅡermat血，Multi-be锄鲫te咖波频段其开放结构会造成辐射损耗加大。另外微带引言结构功率容量相对较小。基片集成波导(S1w)技随着移动通信和导航技术的快速发展，多波束术【2．5】利用了PcB金属化通孔工艺制作出具有和波天线在雷达和通信系统中正在扮演着越来越重要的导一样的导波模式，在两排金属化通孔和PcB上下角色。和有源相控阵列相比，无源多波束天线具有导体层之间传播。由于其结构封闭，从而辐射损耗造价低廉的优点，因而更加适用于大批量制作生产。几乎可以忽略不计。所以在微波毫米波频段具有比所以构成无源多波束天线的波束形成网络就具有很较大的发展前景。在微波低频段如X波段及以下，大的研究价值。一个损耗小、制造成本低廉的波束基于slw技术制作的无源元件其面积相对比较大。形成网络可以减小发射功率损耗，提高功放利用率，半模基片集成波导(HMSlw)技术M川是基于slw从而提升整机性能。在无源多波束网络中，Butler宽高比比较大的特点将S1w从对称面等效磁壁处矩阵是一种经常使用的波束形成网络，主要由一分为二，从而使导波模式为半个rI’E。。模式，因而900电桥和移相器构成，在平面上实现还需要OdB交制作的器件大小就几乎是S1w器件的一半，从而有叉耦合器。在PCB上，以往这些网络都是基于微带效地减小了尺寸。S1w和HMslw的导波模式如图技术实现，运用到射频频段性能尚可，但是运用到微1所示。HMSlw的金属损耗是具有同样导波模式·收稿日期：2007驷旬8；定稿日期：2008讲-2l基金项目：国家自然科学基金委创新群体基金万方数据6微波学报2008年6月的slw的一半，所以即使是在中缝处等效磁壁上有献[9]中已有介绍，图3给出了在Butler矩阵中使用一些辐射损耗，由于HMslw金属损耗小，所以与的HMSIW90。电桥的结构示意图。PCB板材采用slw相比，其损耗更小。文献[8]给出了一种在较Rogers5880，介电常数2．2，厚度为0．508mm。