一种多波束天线系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114267961A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111620524.7H01Q13/02(2006.01)(22)申请日2021.12.27H01Q3/30(2006.01)(71)申请人江苏亨通太赫兹技术有限公司地址215200江苏省苏州市吴江经济技术开发区亨通路88号(72)发明人程潇鹤孙义兴姚远俞俊生陈晓东王斌孙昌达(74)专利代理机构苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)32257代理人殷海霞(51)Int.Cl.H01Q21/00(2006.01)H01Q21/08(2006.01)H01Q23/00(2006.01)H01Q15/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种多波束天线系统(57)摘要本发明公开了一种多波束天线，由E面4×4Butler矩阵端与天线阵列端组成，其中Butler矩阵端由3dB耦合器、45°移相器、交叉结与0°移相器通过电磁带隙结构按照周期排列形成的间隙波导传输线构成，该传输线相对微带线和基片集成波导在高频段有低插入损耗的优势，3dB耦合器采用分支波导耦合器，天线阵列端中天线单元采用慢波喇叭天线，该天线是通过H面空喇叭中加入金属块，来改变电磁波在喇叭中的传播常数，达到改变相速的目的，从而使得电场在喇叭口径处的相位分布更加均匀，通过调整口径面处的金属块高度与大小，使电磁波信号在喇叭口径面上的幅值分布均匀。通过本发明提出的E面4×4Butler矩阵可以实现更高的带宽。CN114267961ACN114267961A权利要求书1/2页1.一种多波束天线系统，其特征在于，包括：E面4×4Butler矩阵端与天线阵列端；其中，所述E面4×4Butler矩阵端包括3dB耦合器、45°移相器、交叉结与0°移相器；所述3dB耦合器、所述45°移相器、所述交叉结与所述0°移相器均采用宽带器件且由电磁带隙结构按照周期形成的间隙波导传输线构成；所述交叉结由两个隔板极化器对称级联形成E面交叉结结构；所述E面4×4Butler矩阵端，用于通过激励所述3dB耦合器的输入端口，经过所述3dB耦合器、所述45°移相器、所述交叉结以及所述0°移相器处理，在输出端口可得到等幅且相邻端口之间相位差相等的电磁波信号；所述天线阵列端，用于基于所述电磁波信号的激励，实现多波束天线通信应用。2.如权利要求1所述的多波束天线系统，其特征在于，所述E面4×4Butler矩阵端包括：四个3dB耦合器、两个45°移相器、两个交叉结与两个0°移相器；所述3dB耦合器，包括一个输入端口、一个隔离端口与两个输出端口；所述45°移相器，包括一个输入端口与一个输出端口；所述交叉结，包括两个输入端口与两个输出端口；所述0°移相器，包括一个输入端口与一个输出端口。3.如权利要求2所述的多波束天线系统，其特征在于，所述E面4×4Butler矩阵端输入端口由两个3dB耦合器的输入端口构成，所述E面4×4Butler矩阵端输出端口由两个0°移相器和一个交叉结的输出端口构成；所述第一3dB耦合器与所述第二3dB耦合器的输出端口分别与所述第一45°移相器、所述第一交叉结、所述第二45°移相器的输入端口相接；所述第一45°移相器、所述第一交叉结、所述第二45°移相器的输出端口分别与所述第三3dB耦合器、所述第四3dB耦合器的输入端口相接；所述第三3dB耦合器、所述第四3dB耦合器的输出端口分别与所述第一0°移相器、所述第二交叉结、所述第二0°移相器的输入端口相接。4.如权利要求2所述的多波束天线系统，其特征在于，在所述E面4×4Butler矩阵端输入端口馈电，电磁波能量等分至所述3dB耦合器两个输出端口，输出两个电磁波信号；所述两个电磁波信号中一个电磁波经过45°移相器输出，另一个电磁波信号经过交叉结输出，输出两个等幅且相位不同的电磁波信号，记为第二电磁波信号；所述第二电磁波信号利用两个耦合器输出四个等幅且相位不同的电磁波信号，记为第三电磁波信号；所述第三电磁波信号利用0°移相器、交叉结输出四个等幅且相邻端口之间相位差相等的电磁波信号，记为第四电磁波信号；所述第四电磁波信号激励天线阵列端，实现多波束天线通信应用。5.如权利要求1所述的多波束天线系统，其特征在于，所述3dB耦合器采用分支波导耦合器。6.如权利要求1所述的多波束天线系统，其特征在于，所述交叉结采用模式合成的方法由隔板极化器在奇模和偶模两种激励模式下叠加得到。7.如权利要求6所述的多波束天线系统，其特征在于，所述隔板极化器包括：2CN114267961A权利要求书2/2页两个矩形波导端口和方波导输出端口。8.如权利要求1所述的多波束天线系统，其特征在于，所述天线阵列