5G通信25GHz Butler矩阵的设计与研究

随着无线通信技术的快速发展,5G通信技术已经慢慢走进人们的视野中。在数据传输速率的高速发展要求下,智能天线技术提供了很好的解决高频段高速率传输难题的方法。其中多波束智能天线技术更是受到广泛应用,其技术的重要部分就是天线阵列前端的馈电网络的设计。Butler矩阵正是一种性能优秀的无源多波束馈电网络。本文首先选择单层微带线结构来实现Butler矩阵网络,针对3dB定向耦合器、0dB交叉结及移相器的设计和Butler矩阵的原理,设计出25G频率下的4x4 Butler矩阵的模型,并对其材料进行优化,获得误差更小的幅度特性和相位特性。其次在25G的频率下设计8x8Butler矩阵网络以满足8个端口的波束形成网络,并根据传输的收发要求设计了8个并列的天线单元组成的天线阵,并通过仿真验证了其有效性。

低剖面毫米波Butler网络的研究

针对低剖面毫米波多波束阵列天线的需求,设计了一种采用"空气-玻璃"低损耗带状线传输结构的四端口Butler多波束网络。为增强Butler网络端口间隔离度,Butler各端口信号线间设置金属结构,分别通过BGA和TGV实现该金属结构与"空气-玻璃"带状线的两层地平面的互连。仿真结果表明,"空气-玻璃"混合介质带状线高度为0.4 mm,所设计Butler网络在39.65~40.25 GHz的传输损耗为0.47 dB,端口幅度与相位输出差异分别为≤±0.5 dB和≤±6.5°,采用异构集成方法对阵列天线馈电,可实现阵列天线波束四重构。

圆阵测向Butler矩阵网络和电路设计

文中给出了宽频带线性相位多模圆阵测向技术中天线馈电网络(Butler矩阵)的网络扩阵设计方法和实际矩阵电路研制中应注意的一些技术细节。提出了单向矩阵扩阵设计方法,使扩阵设计过程简单明了,给出的高阶圆阵测向矩阵所含微波微分移相器数量、种类及相移量较传统方法显著减少,有利于提高实际矩阵的幅相精度,降低矩阵的插入损耗。文中也介绍了提高矩阵部件耦合带状线正交电桥、功分器、微分移相器等微波元器件性能的一些方法以及实际矩阵电路设计装配调试方面应注意的一些问题。

基于巴特勒矩阵波束形成网络的快速原型设计

相控阵馈源(PAF)可以同时形成多个波束,有效扩大视场,提高扫描速度,是下一代射电望远镜的关键技术之一。波束形成网络是相控阵馈源的重要组成部分。为了使相控阵馈源的仿真结果误差更小,有必要把相控阵馈源和波束形成网络放在一起进行场路联合仿真。和有源相控阵相比,无源相控阵波束形成网络具有价格低廉、易于设计的优点。文中采用COMSOLMultiphysics多物理场仿真软件对巴特勒矩阵波束形成网络的原型设计进行仿真,相比于传统的电磁仿真软件,能极大减少建模和仿真时间,减小场路联合仿真的复杂性,更快地对相控阵馈源进行性能评估。

基于基片集成波导的巴特勒矩阵馈电网络

针对传统无线电引信多波束精确探测成本高、功耗大的问题,提出将基于基片集成波导的Butler矩阵作为馈电网络应用于多波束阵列天线中。信号从一个端口输入被平均分配到四个输出端口,同时各个端口之间保持一个恒定的相位差,从而使得波束指向固定角度,不同的输入端口对应不同的相位差从而使得天线阵列波束指向不同的方向。实验结果表明:该馈电网络在工作频段内各输出端口等功率输出,输出端相位差与理论分析一致。

低耗低剖面单层波导阵列天线研究

新型单层波导阵列天线具有低耗、低剖面、结构紧凑、实用性强等诸多优点,在毫米波甚至太赫兹无线通信领域具有巨大应用潜力,是当前的研究热点。文章首先介绍了用于构建波导阵列天线的几类波导馈电网络的特点,指出E面波导馈电网络在毫米波应用领域的优势,接着针对E面波导在单层并馈波导阵列天线和Butler矩阵多波束阵列天线方面的研究展开叙述,最后给出了可应用在单层波导阵列天线中的开口波导辐射单元在实现多频和圆极化等不同功能上的最新研究进展。文章对于低耗低剖面单层波导阵列天线的发展及其应用具有参考价值。

用二维S参数分析动态功率调配网络

动态功率调配网络在移动通信系统中有着广泛应用,为了从整体上把握动态功率调配网络的性能,提出用基于二维S参数的多端口网络级联理论对含有非线性器件的动态功率调配网络进行建模及分析,使得线性系统与非线性系统可以统一考虑,这种建模分析方法对微波网络的描述更加准确、全面。

功率动态调配网络的仿真

功率动态调配网络是一个非线性网络,由多个多端口网络级联组成.针对功率动态调配网络这两个特性,为更全面的分析功率动态调配网络,采用二维S参数及二端口网络级联的广义扩展理论,对其建立数学模型.通过MATLAB设计仿真界面,编写仿真程序,形成仿真软件,最后通过多个实验证明仿真软件的正确性.

基于移动网络的农情监测和管家式服务初步研究

管家式服务平台利用移动无线网络技术和智能手机平板电脑等移动设备,构建无线传感网络,通过各种传感器获取环境和生产数据,以人工智能作为辅助手段,实现农村科技特派员、专业合作社对由其指导的农户提供农作物栽培管理及销售等全过程的管家式服务。通过平台的使用,能让农民在生产的各个环节得到技术支持,减少生产费用和病虫防治成本,提高产品的品质。