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本文的主要工作是多波束天线馈电网络无源器件的设计与研究。主要的研究内容为设计微带Bulter矩阵,在微带电路的基本理论和分析方法的基础上,对微带移相器,微带耦合器进行了深入的研究。设计了工作在C波段的微带耦合器,及微带固定相移移相器,进行了理论分析和仿真。 依据传输线模型理论并结合软件仿真分析了几种不同结构的耦合器,并对其进行了小型化研究。在设计过程中还出现了带宽不够的状况,因此需要展宽耦合器的带宽。对于传统的微带耦合器,其对频率的敏感度较大,带宽十分有限,采用多分支的形式可以展宽带宽,但工作在C波段的耦合器所占面积较大,不适合于在实际中使用,采用并联开路线的形式对其进行小型化。但在实际中,由于支线之间距离太近,各支线会产生相互的影响。且工作在高频部分时,其性能会发生改变。后采用缝隙耦合形式进行设计,大大展宽了带宽,并且进一步缩小了电路面积,最后设计所得的缝隙耦合3dB定向耦合器,其工作带宽在4GHz-6GHz,耦合度为3dB±1dB,相差90°±1°。 由于4×4Butle矩阵需要45°的固定相移移相器,于是设计了两种45°固定相移的移相器。第一种为用延迟线实现的45°移相,第二种为用双层缝隙耦合形式实现的45°移相。用延迟线形式的移相器,其弊端是带宽太窄,改用缝隙耦合形式的移相器设计后,很好的解决了带宽太窄的问题,此形式的移相器工作带宽在4GHz-6GHz,在4GHz-6GH范围内,S11小于-20dB,相位差稳定在45°±1°。 在研究了3dB定向耦合器和45°固定移相器基础上,总体设计4×4Butler矩阵。设计单层微带Butler矩阵,在连接耦合器与移相器单元时,需要跨接器连接,跨接器可以使用两个3dB耦合器并联的形式实现,称为交叉耦合器,但此形式的耦合器损耗较大。若采用双层缝隙耦合形式的微带Butler矩阵,交叉线可以分别从上下层走过,无需跨接器,大大的减小了电路的损耗。最后,通过调整电路结构,综合考虑电路面积,设计了双层微带缝隙耦合4×4Butle矩阵,在4.4GHz-5.2GHz范围内,四输出端口的输出相位差稳定,一端口输入信号时,四个输出端口的相位差为45°,误差不大于2°。且反射小,S11在-18dB以下,输出端口的幅度大于7.5dB。电路面积为87mm×40mm。 最后,总结全文,提出改进本文所设计电路的展望。