新型双频带Butler矩阵研究

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随着经济的发展,我国的汽车数量越来越多,已经逐渐超过了我国高速公路的负载,由于车流量的巨大,高速公路的收费站已经严重的影响了车辆的通畅运行。车辆经过收费站时,需停车缴费,因此会影响高速公路的负载量,ETC收费系统,能够实现不停车缴费的功能,因此,对提高高速公路负载量有着巨大的帮助。ETC收费系统由阵列天线发射信号,而这些天线的馈电网络则通常采用Butler矩阵,该矩阵能够通过对天线位置和相位的调整,达到不同方向波束合成的效果。本文首先对ETC的发展现状进行了介绍,对比了Butler矩阵和其他馈电方式的优势,同时,对应用于ETC收费系统的辐射天线和双工器进行了介绍。本文还从理论方面对Butler矩阵进行了分析,介绍了Butler矩阵的理论基础——传输线理论;分析方法——多端口网络理论,以及组成Butler矩阵的3d B定向耦合器和移相器,最后,对Butler矩阵的特性进行了分析。本文还给出了3d B定向耦合器和移相器的一般设计方法,在此基础上,通过二元加载线的方法,设计了能够在2.4GHz和5.8GHz两个频点处能够同时工作的双频3d B定向耦合器和移相器,通过对其特性参数的计算,确定几何尺寸,并在CST中建模仿真,得到理想的结果;通过对所设计的双频3d B定向耦合器和移相器通过传输线连接排列,得到双频Butler矩阵,同样进行仿真,从结果可以看出,所设计Butler矩阵在工作频点处,输入端口的回波损耗均在-10d B以下,输出端口的传输系数均接近-6d B,表明该双频Butler矩阵具有较好的特性。最后本文对所设计的双频Butler矩阵进行了加工和测试,结果显示,实测结果和仿真结果符合较好,能够满足应用要求。
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