CN208045696U - 一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的‑45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；第一3dB定向耦合器的两侧边有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝；该Butler矩阵馈电网络采用双层结构避免单层结构中间的交叉结的引入，简化移相器等结构的设计；且使得Butler矩阵馈电网络横向尺寸减小。

Description

一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，特别涉及一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络。

背景技术

目前现有的矩阵馈电网络都是基于单层基片集成波导形式实现的。由于现有技术中Butler矩阵馈电网络的单层结构中需要有对应数量的交叉结(例如4*4Butler矩阵馈电网络有两个交叉结)，因此各个组成部分无法紧凑组合在一起，从而导致整体馈电网络横向尺寸比较大，对于空间受限的环境下，这种形式很难实现。

因此，如何解决现有的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络横向尺寸大，损耗高的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，该Butler矩阵馈电网络采用双层结构避免单层结构中间的交叉结的引入，简化移相器等结构的设计；且使得Butler矩阵馈电网络横向尺寸减小。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口和输出端口设置在上层介质板中，另一半的输入端口和输出端口设置在下层介质板中；其中，

第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；

第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。

优选地，矩形缝隙具体为与侧边具有一定夹角的矩形缝隙。

优选地，矩形缝隙的数量为8个。

优选地，每个矩形缝隙的尺寸均相同。

优选地，第二3dB定向耦合器还包括：沿矩形开缝延伸方向上设置第二金属通孔；其中，第二金属通孔的直径小于周期性金属通孔的直径。

优选地，第二3dB定向耦合器还包括：对称设置在每侧周期性金属通孔内侧的第三金属通孔。

优选地，第三金属通孔的数量为6。

优选地，-45°移相器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及设置在下层介质板第一侧边内侧的第四金属通孔。

优选地，第四金属通孔的数量为5。

优选地，Butler矩阵馈电网络还包括：锥形变换结构；其中，锥形变换结构设置在各输入端口与第一3dB定向耦合器之间；以及第二3dB定向耦合器与各输出端口之间。

本实用新型所提供的一种公开了基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口和输出端口设置在上层介质板中，另一半的输入端口和输出端口设置在下层介质板中；其中，第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。

该Butler矩阵馈电网络采用双层上下堆叠的基片集成波导结构来避免现有技术中基片集成波导结构中间的交叉结的引入，相当于省略掉两个移相器之间因为交叉结存在占用的大部分空间，从而使两个移相器可以紧密并在一起。本实用新型中仅仅靠两种不同形式的3dB定向耦合器(第一3dB定向耦合器和第二3dB定向耦合器)就可以实现交叉功能，可以简化设计流程。相对于现有技术中基片集成波导结构中各个单元进行平铺设计，这种上下堆叠设计，使得原本横向平铺的信号输入变为上层介质板一半信号输入，下层介质板一半信号输入，使得最终Butler矩阵馈电网络的横向尺寸较现有技术中单层网络缩小50％左右，可以充分利用有限的空间资源。此外由于省略掉交叉结，移相器产生的相移仅仅相对于基片集成波导传输线设计即可，不需要再基于交叉结进行协同设计，即仅需两个相同的移相器即可，不需要像现有技术中交叉结处引入金属过孔需要设计两个不同的移相器，进一步可以简化设计流程，缩短设计周期。因此，本实用新型解决现有技术中Butler矩阵馈电网络横向尺寸大，损耗高的问题。

进一步地，对于微波毫米波频段，微带引起的损耗会越来越大，选用微带在这个频段实现Butler矩阵馈电网络是不可取的。而基片集成波导由于自身具有的高Q值、高功率容量、低损耗、易集成等优点，因此本实用新型选用基片集成波导结构，可以在微波毫米波频段克服选用微带形式实现带来的缺点。

基于上述技术方案，本实用新型提供的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，选用双层基片集成波导结构使横向尺寸较单层网络缩小50％左右，省略交叉结设计，简化移相器设计流程。采用基片集成波导可以减小在微波毫米波频段的损耗。因此本实用新型可以适用于微波毫米波多波束天线的波束形成网络。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种第一3dB定向耦合器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种第二3dB定向耦合器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种-45°移相器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种4×4Butler矩阵馈电网络原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

微带天线(microstrip antenna)在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。而基片集成波导(Substrate integrated waveguide，SIW)是一种新的微波传输线形式，其利用金属通孔在介质基片即介质板上实现波导的场传播模式。由于在微波毫米波频段，微带引起的损耗会越来越大，选用微带在这个频段实现Butler矩阵馈电网络是不可取的。本实施例为了使Butler矩阵馈电网络可以适用于微波毫米波多波束天线的波束形成网络采用基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络。而传统Butler矩阵馈电网络体积大，结构复杂，损耗高。例如传统的4×4Butler矩阵是由4个3dB分支线耦合器、2个0dB交叉结和2个45度的移相器构成，而0dB交叉结又可以由2个3dB分支线耦合器级联构成。由于交叉结的引入占用的大部分空间，从而使两个移相器不能够紧密并在一起整体体积增大。进一步移相器等的设计还需要考虑到交叉结，增加了设计难度。本实施例为了解决上述问题，提供了一种基于双层基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，具体请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络的结构框图；该Butler矩阵馈电网络可以包括：

两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口10、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器20、对称排列具有双层结构的-45°移相器30、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器40以及输出端口50；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口10和输出端口50设置在上层介质板中，另一半的输入端口10和输出端口50设置在下层介质板中；其中，第一3dB定向耦合器20以及-45°移相器30沿介质板的短边的中心线对称排列。

第一3dB定向耦合器20的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔21以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙22；

第二3dB定向耦合器40的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔41以及设置在两侧边之间的矩形开缝42。

具体地，本实施例是基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，因此对应的第一3dB定向耦合器20、-45°移相器30以及第二3dB定向耦合器40都是对应于基片集成波导的结构，例如都具有周期性金属通孔(本实施例中周期性金属通孔即每间隔预定距离设置一个金属通孔，本实施例并不限定预定距离的数值，即并不限定周期性金属通孔的密度)这一结构。因此，本实施例的基础即由两个上下堆叠的双面敷铜介质板构成，通过在两层介质板的两侧打周期性金属通孔来构成双层基片集成波导。在双层基片集成波导这一载体上各个器件(即输入端口10、第一3dB定向耦合器20、-45°移相器30、第二3dB定向耦合器40以及输出端口50)按照一定顺序组合在双层介质板上，具体请参考图1。在双层基片集成波导上设置依次连接的输入端口10、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器20、对称排列具有双层结构的-45°移相器30、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器40以及输出端口50。

具体地，上下对应设置的两个输入端口10(即上层介质板中一个输入端口10，下层介质板中一个输入端口10)分别连接一个双层结构的第一3dB定向耦合器20。即上层介质板中一个输入端口10连接该第一3dB定向耦合器20的上层输入端，下层介质板中一个输入端口10连接该第一3dB定向耦合器的下层输入端20；上层介质板中的输出端口50的输入端与上层第二3dB定向耦合器40的输出端相连，下层介质板中的输出端口50的输入端与下层第二3dB定向耦合器40的输出端相连。

本实施例并不限定具体地每种器件的数量，用户根据实际的Butler矩阵馈电网络型号进行确定。为了减少Butler矩阵馈电网络的横向体积，因此这里输入端口10和输出端口50平均分布在两层的介质板上。即总数一半的输入端口10和总数一半的输出端口50设置在上层介质板中，另一半输入端口10和输出端口50设置在下层介质板中。例如当Butler矩阵馈电网络为4*4的Butler矩阵馈电网络时，整体包含四个输入端口10(上层介质板具有两个输入端口10，下层介质板具有两个输入端口10)、两个对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器20、两个对称排列具有双层结构的-45°移相器30、两个上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器40、以及四个输出端口50(上层介质板具有两个输出端口50，下层介质板具有两个输出端口50)。输出端口50的后边可以接天线阵列等发射部件。

请参考图2，给出了第一3dB定向耦合器20的结构示意图，第一3dB定向耦合器20的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔21以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙22；

具体地，矩形缝隙22通过切割导体表面的电流，把一个介质板的能量耦合到另一个介质板中。本实施例并不限定具体地矩形缝隙22的尺寸以及矩形缝隙22的数量。即每个矩形缝隙22的尺寸可以相同，也可以不相同。本实施例也不限定矩形缝隙22的在两层介质板之间的地板上设置的位置。优选的，矩形缝隙22具体为与侧边具有一定夹角的矩形缝隙(本实施例并不限定夹角的大小，用户可以根据实际情况进行设置)，这里通过倾斜设置矩形缝隙22可以在一定程度上提高对介质板宽度的利用率。综合考虑耦合效果和Butler矩阵馈电网络的尺寸，优选的，矩形缝隙22的数量为8个。(具体设置形式可以参考图2)。

用户可以通过调节矩形缝隙22的长度、宽度，偏置量等来调整能量耦合效果。例如可以实现能量上下对半输出。进一步为了便于设计和生产制造，优选的，本实施例中所有矩形缝隙22的尺寸可以设置为相同尺寸。

进一步，由于无论是4*4的Butler矩阵馈电网络，还是8*8的Butler矩阵馈电网络，都会是多个第一3dB定向耦合器20对称排列，因此，为了提高介质板的利用率减少板的宽度，本实施例中除了最后形成的Butler矩阵馈电网络的两个侧边对应的两个第一3dB定向耦合器20的外侧边的周期性金属通孔之外，其余相邻的第一3dB定向耦合器20的周期性金属通孔可以共用。具体可以参考图1，两个对称排列第一3dB定向耦合器20只存在3排周期性金属通孔。

请参考图3，给出了第二3dB定向耦合器40的结构示意图，第二3dB定向耦合器40的两侧边具有贯穿一层介质板的周期性金属通孔41以及设置在两侧边之间的矩形开缝42。

具体地，一般情况下，矩形开缝42所表示的位置在两侧边之间的即第二3dB定向耦合器40的窄边的中心线所在位置如图1和图3中所示的虚线框。此处虚线框所指示矩形开缝42包括是虚线框所在位置并没有设置周期性金属通孔，进而可以理解为在整个Butler矩阵馈电网络的窄边中心线所在位置仅仅第二3dB定向耦合器40的虚线框位置处没有设置周期性金属通孔，其他位置均设置了周期性金属通孔。因此相当于在整个窄边中心线所在位置形成了一个开缝，即图1和图3中所表示的虚线框。而实际上并没有在介质板上有实体的缝隙，即虚线框所在位置的介质板没有做其他改变。本实施例中第二3dB定向耦合器40通过在窄边开缝的形式，使得一个基片集成波导的能量耦合到另一个基片集成波导中去。本实施例并不限定矩形开缝42的长度。用户可以根据实际需求进行设置。

进一步，为了抑制TE30高次模的产生，优选的，第二3dB定向耦合器40还可以包括对称设置在每侧周期性金属通孔内侧的第三金属通孔。即在两侧的周期性金属通孔的内侧均设置第三金属通孔来抑制TE30高次模的产生。本实施例中并不限定第三金属通孔的数量，用户可以根据实际使用环境进行设置。优选地，第三金属通孔的数量为6。即每边3个。具体设置形式可以参考图3。本实施例并不限定第三金属通孔与周期性金属通孔之间的距离。本实施例也不限定第三金属通孔的设置位置。优选地，可以沿第二3dB定向耦合器40的中垂线对称设置。

进一步，为了细微调节耦合口径，控制能量输出形式，优选的，第二3dB定向耦合器40还可以包括：沿矩形开缝延伸方向上设置第二金属通孔；其中，第二金属通孔的直径小于周期性金属通孔的直径。即在开缝两侧的延伸方向上添加直径较小的第二金属通孔，可以细微调节耦合口径，保证上下层介质板对应的能量均等输出。本实施例并不限定第二金属通孔的数量以及第二金属通孔与矩形开缝42端部之间的距离。

进一步，当Butler矩阵馈电网络为8*8的Butler矩阵馈电网络，一层介质板上会设置两个第二3dB定向耦合器40，因此，为了提高介质板的利用率减少板的宽度，可以类似于第一3dB定向耦合器20所描述的那样两个第二3dB定向耦合器40的相邻侧可以共用周期性金属通孔。

请参考图4，给出了-45°移相器30的结构示意图，-45°移相器30的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔31以及设置在下层介质板第一侧边内侧的第四金属通孔32。

具体地，第一侧边即外侧边(具体可以参考图1)。本实施例并不限定第四金属通孔32的数量以及第四金属通孔32与长边侧的周期性金属通孔31之间的距离。也不限定第四金属通孔设置位置，例如可以是沿-45°移相器30的中垂线对称设置。优选的，第四金属通孔的数量为5。

进一步，无论Butler矩阵馈电网络为4*4的Butler矩阵馈电网络还是8*8的Butler矩阵馈电网络，为了提高介质板的利用率减少板的宽度，可以类似于第一3dB定向耦合器20所描述的那样任意两个相邻的-45°移相器30的相邻侧可以共用周期性金属通孔。

结合图1，以基于基片集成波导的4*4Butler矩阵馈电网络为了说明其工作过程。其中，1、2、3、4表示四个输入端口，其中1、4端口在上层介质板中，2、3端口在下层介质板中；5、6、7、8表示四个输出端口，其中5、7端口在上层介质板中，6、8端口在下层介质板中。

从本实施例的结构排布来看，从输入端口进去，首先连接着两个并列对称放置的双层基片集成波导的第一3dB定向耦合器20，第一3dB定向耦合器20后边紧连接着两个并列对称放置的双层基片集成波导的-45°移相器30。在-45°移相器30后边紧挨着2个相同的上下堆叠放置的单层基片集成波导的第二3dB定向耦合器40，第二3dB定向耦合器40后边通过连接输出端口输出。

当信号从上层介质板的输入端口1输入时，经过图1上方的第一3dB定向耦合器，能量分为两部分，一部分从上层介质板中输出，一部分从下层介质板中输出。从上层介质板输出的能量，经过上方的-45°移相器，再进入到上层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从上层介质板中的5、7输出端口输出。从下层介质板输出的能量，经过上方的-45°移相器，再进入到下层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从下层介质板中的6、8输出端口输出。

当信号从下层介质板的输入端口2输入时，经过图1上方的第一3dB定向耦合器，能量分为两部分，一部分从上层介质板中输出，一部分从下层介质板中输出。从上层介质板输出的能量，经过上方的-45°移相器，再进入到上层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从上层介质板中的5、7输出端口输出。从下层介质板输出的能量，经过上方的-45°移相器，再进入到下层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从下层介质板中的6、8输出端口输出。

当信号从下层介质板的输入端口3输入时，经过图1下方的第一3dB定向耦合器，能量分为两部分，一部分从上层介质板中输出，一部分从下层介质板中输出。从上层介质板输出的能量，经过下方的-45°移相器，再进入到上层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从上层介质板中的5、7输出端口输出。从下层介质板输出的能量，经过下方的-45°移相器，再进入到下层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从下层介质板中的6、8输出端口输出。

当信号从上层介质板的输入端口4输入时，经过图1下方的第一3dB定向耦合器，能量分为两部分，一部分从上层介质板中输出，一部分从下层介质板中输出。从上层介质板输出的能量，经过下方的-45°移相器，再进入到上层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从上层介质板中的5、7输出端口输出。从下层介质板输出的能量，经过下方的-45°移相器，再进入到下层介质板中的第二3dB定向耦合器，能量又分为两部分，分别从下层介质板中的6、8输出端口输出。

请参考图5，现有技术中交叉结的存在是为了满足各分支线中的能量流向固定的器件单元，满足相邻输出端口的相位差相同，必须需要两次交叉才能实现这种功能，所以现有技术中单层结构中必然会有两个交叉结。本实施例之所以能省略图5中的两个交叉结单元，在于选用两种形式的定向耦合器代替了交叉结的功能。第一3dB定向耦合器是一种双层基片集成波导结构的形式，能量通过中间地板开缝的形式进行耦合。可以实现能量在上下介质中进行交叉传输，相当于实现了一次交叉功能。采用这种形式，把原本平铺设计的输入变为上下堆叠各一半输入，实现了横向尺寸的缩小。第二3dB定向耦合器是一种单层基片集成波导结构的形式，通过窄边开缝的形式实现能量在两列同层基片集成波导上交叉传播，相当于又实现了一个交叉功能。单单靠一种双层结构形式的第一3dB定向耦合器，是无法实现这种功能的，因为无法实现图5原理图中①的能量流向④，②中的能量流向③。如果仅仅依靠一种单层结构的第二3dB定向耦合器，则无法实现省略交叉结的功能，不能实现横向尺寸的缩小。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，采用双层上下堆叠设计，输入端口和输出端口均平均分布在两层介质板中；相当于一层介质中只有一半输入端口以及一半的输出端口，横向上缩少了一半的输入和输出，因此横向尺寸会缩少50％左右，而且是对称结构，因此设计方便。因为省略了交叉结，不再是基于复杂的交叉结来设计移相器，可以独立分模块进行设计。移相器此时仅仅是相对于一列基片集成波导传输线来产生相对相移，极大的简化了设计流程。

进一步，请参考图1，基于上述实施例，为了便于与微带进行集成，双层基片集成波导的两端均利用锥形变换结构60和50Ω微带线相连，实现阻抗变换。即优选的，Butler矩阵馈电网络还可以包括：锥形变换结构60；其中，锥形变换结构60设置在各输入端口10与第一3dB定向耦合器20之间；以及第二3dB定向耦合器40与各输出端口50之间。

具体地，各个器件按照上述实施例中的顺序在双层基片集成波导上组合。即输入端口到微带线进入，然后经锥形变化结构60过渡到SIW，然后是第一3dB定向耦合器20并列对称组合在一起，后边接并列对称组合的-45°移相器30，-45°移相器30后边接上下堆叠的第二3dB定向耦合器40，最后通过锥形变换结构60到微带线并通过输出端口50进行输出。

本实用新型所提供的一种公开了基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；Butler矩阵馈电网络中一半的输入端口和输出端口设置在上层介质板中，另一半的输入端口和输出端口设置在下层介质板中；其中，第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层介质板之间地板的矩形缝隙；第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。

该Butler矩阵馈电网络采用双层上下堆叠的基片集成波导结构来避免现有技术中基片集成波导结构中间的交叉结的引入，相当于省略掉两个移相器之间因为交叉结存在占用的大部分空间，从而使两个移相器可以紧密并在一起。本实用新型中仅仅靠两种不同形式的3dB定向耦合器(第一3dB定向耦合器和第二3dB定向耦合器)就可以实现交叉功能，可以简化设计流程。相对于现有技术中基片集成波导结构中各个单元进行平铺设计，这种上下堆叠设计，使得原本横向平铺的信号输入变为上层介质板一半信号输入，下层介质板一半信号输入，使得最终Butler矩阵馈电网络的横向尺寸较现有技术中单层网络缩小50％左右，可以充分利用有限的空间资源。此外由于省略掉交叉结，移相器产生的相移仅仅相对于基片集成波导传输线设计即可，不需要再基于交叉结进行协同设计，即仅需两个相同的移相器即可，不需要像现有技术中交叉结处引入金属过孔需要设计两个不同的移相器，进一步可以简化设计流程，缩短设计周期。因此，本实用新型解决现有技术中Butler矩阵馈电网络横向尺寸大，损耗高的问题。

进一步地，对于微波毫米波频段，微带引起的损耗会越来越大，选用微带在这个频段实现Butler矩阵馈电网络是不可取的。而基片集成波导由于自身具有的高Q值、高功率容量、低损耗、易集成等优点，因此本实用新型选用基片集成波导结构，可以在微波毫米波频段克服选用微带形式实现带来的缺点。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，选用双层基片集成波导结构使横向尺寸较单层网络缩小50％左右，省略交叉结设计，简化移相器设计流程。采用基片集成波导可以减小在微波毫米波频段的损耗。因此本实施例可以适用于微波毫米波多波束天线的波束形成网络。

以上对本实用新型所提供的基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于基片集成波导的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，包括：两层上下堆叠的双面覆铜的介质板，所述介质板上设置依次连接的输入端口、对称排列具有双层结构的第一3dB定向耦合器、对称排列具有双层结构的-45°移相器、上下堆叠排列具有单层结构的第二3dB定向耦合器以及输出端口；所述Butler矩阵馈电网络中一半的所述输入端口和所述输出端口设置在上层介质板中，另一半的所述输入端口和所述输出端口设置在下层介质板中；其中，

所述第一3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿两层所述介质板的周期性金属通孔以及贯穿两层所述介质板之间地板的矩形缝隙；

所述第二3dB定向耦合器的两侧边具有贯穿所述介质板的周期性金属通孔以及设置在两侧边之间的矩形开缝。

2.根据权利要求1所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述矩形缝隙具体为与侧边具有一定夹角的矩形缝隙。

3.根据权利要求2所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述矩形缝隙的数量为8个。

4.根据权利要求3所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，每个所述矩形缝隙的尺寸均相同。

5.根据权利要求1所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述第二3dB定向耦合器还包括：沿所述矩形开缝延伸方向上设置第二金属通孔；其中，所述第二金属通孔的直径小于所述周期性金属通孔的直径。

6.根据权利要求5所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述第二3dB定向耦合器还包括：对称设置在每侧所述周期性金属通孔内侧的第三金属通孔。

7.根据权利要求6所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述第三金属通孔的数量为6。

8.根据权利要求1所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述-45°移相器的两侧边具有贯穿两层所述介质板的周期性金属通孔以及设置在下层介质板第一侧边内侧的第四金属通孔。

9.根据权利要求8所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，所述第四金属通孔的数量为5。

10.根据权利要求1-9任一项所述的Butler矩阵馈电网络，其特征在于，还包括：锥形变换结构；其中，所述锥形变换结构设置在各所述输入端口与所述第一3dB定向耦合器之间；以及所述第二3dB定向耦合器与各所述输出端口之间。