[发明专利]一种二维多波束天线

说明书

本发明提供了一种二维多波束天线，属于射频通信技术领域，包括：四个正交耦合器，其输入端口用于接收输入信号；四个移相器，其输入端与四个正交耦合器的输出端口相连；两个一维4×4Butler矩阵，其输入端与移相器的输出端相连，两个一维4×4Butler矩阵沿x轴对称放置；天线阵列，与两个一维4×4Butler矩阵的输出端相连；利用正交耦合器和移相器在y方向上提供固定的相邻输出端口间相位差，同时利用两个一维4×4Butler矩阵在x方向上提供固定的相邻输出端口间相位差，实现两个维度上的波束形成网络。该发明能够以简单的网络结构在两个维度上实现尽可能多的波束，提高了波束指向的自由度。

技术领域

本发明属于射频通信技术领域，具体涉及一种二维多波束天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速增长，无线通信系统的网络容量受到了极大的限制。为了提高频谱资源的利用率，增大通道容量，多波束天线在卫星通信系统、个人通信系统和无线局域网等系统中已经被广泛的应用。

基于Butler矩阵的多波束形成网络是多波束天线的核心部件，其结构简单、波束切换灵活。它可以有效地控制天线阵的相位分布，从而实现波束的不同指向。与一维天线阵列相比，二维天线阵列波束指向更加灵活，其产生的方向图也更加对称。传统的相控阵因为多个移相器的使用而使成本高起来。

因此，如何以更加简单的网络结构，在两个维度上实现尽可能多的波束的研究具有重要意义。

发明内容

为了在两个维度上实现尽可能多的波束，本发明提供了一种二维多波束天线。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二维多波束天线，包括：

二维8端口Butler矩阵，其包括：

四个正交耦合器，其输入端用于接收输入信号；

四个移相器，其输入端与所述四个正交耦合器的输出端口相连；

两个一维4×4Butler矩阵，其输入端与移相器的输出端相连，所述两个一维4×4Butler矩阵沿x轴对称放置；

天线阵列，与两个一维4×4Butler矩阵的输出端相连；

利用所述正交耦合器和移相器在y方向上提供固定的相邻输出端口间相位差，同时利用所述两个一维4×4Butler矩阵在x方向上提供固定的相邻输出端口间相位差，实现两个维度上的波束形成网络，天线阵列用于在不同输入端口的激励下得到不同指向的波束，实现波束扫描。

进一步，所述一维4×4Butler矩阵包括：

两个一级正交耦合器，其输入端与所述移相器的输出端相连；

一级交叉结，其输入端与两个一级正交耦合器的输出端相连；

两个45°移相器，其输入端与所述第一级正交耦合器的输出端相连；

两个二级正交耦合器，其输入端分别与所述两个45°移相器的输出端相连，与一级交叉结的输出端相连；

两个0°移相器，其输入端与所述两个二级正交耦合器的输出端相连，其输出端与天线阵列的输入端相连；

二级交叉结，其输入端与两个二级正交耦合器的输出端相连，其输出端与天线阵列的输入端相连。

进一步，还包括：互连转接结构，用于将接收到的输入信号输入所述四个正交耦合器的八个输入端口；

所述互连转接结构包括：

第一铜基微同轴线，其内导体的其输出端与所述正交耦合器的输入端口相连；