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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了一种基于7×8巴特勒矩阵的毫米波多波束天线，该7×8巴特勒矩阵具有7个输入端口和8个输出端口，当每个输入端口单独馈电时，能够在28GHz‑31GHz的毫米波段内输出等幅度且相邻输出端口的相位差分别为‑135°、‑90°、‑45°、0°、+45°、+90°和+135°的信号，当7×8巴特勒矩阵的八个输出端口同八单元的天线阵列级联之后形成多波束天线，控制多波束天线不同的输入端口时，可以产生不同指向的辐射波束，该毫米波多波束天线采用双层结构，避免使用大量交叉耦合器，相比起传统的基于巴特勒矩阵设计的多波束天线大多只能提供倾斜的波束，本发明基于7×8巴特勒矩阵设计的多波束天线能够实现边向辐射的波束，具有高增益、窄波束、紧凑的扫描覆盖角以及良好的抗干扰性能。

主权项：1.一种基于7×8巴特勒矩阵的毫米波多波束天线，包括上下叠置的第一介质板（21）和第二介质板（22），所述第一介质板（21）的上表面设置有第一金属层（23），所述第一介质板（21）和第二介质板（22）之间设置有第二金属层（24），所述第二介质板（22）的下表面设置有第三金属层（25），其特征在于：所述第一介质板（21）的内部填充有第一基片集成波导金属过孔（26），所述第一金属层（23）与第二金属层（24）之间通过第一基片集成波导金属过孔（26）连接，所述第二介质板（22）的内部填充有第二基片集成波导金属过孔（27），所述第二金属层（24）与第三金属层（25）之间通过第二基片集成波导金属过孔（27）连接；其中，所述第一金属层（23）、第一介质板（21）、第二金属层（24）和第一基片集成波导金属过孔（26）上形成有第一-45°移相器（61）和第一4×4巴特勒矩阵（51），所述第二金属层（24）、第二介质板（22）、第三金属层（25）和第二基片集成波导金属过孔（27）上形成有第二-45°移相器（62）和第二4×4巴特勒矩阵（52），所述毫米波多波束天线上还形成有3×4巴特勒矩阵（41）、第一双层耦合器（31）、第二双层耦合器（32）和八单元天线阵列（7），所述第一金属层（23）上形成有三个连接第一金属层（23）边缘的共面波导传输线，所述第二金属层（24）上形成有四个连接第二金属层（24）边缘的共面波导传输线，所述共面波导传输线等效为一个馈电端口，即所述第一金属层（23）上形成有三个馈电端口，分别为第二输入端口（12）、第四输入端口（14）和第七输入端口（17），所述第二金属层（24）作为第一介质板（21）的接地板使用，所述第二金属层（24）上形成有四个馈电端口，分别为第一输入端口（11）、第三输入端口（13）、第五输入端口（15）和第六输入端口（16），所述第三金属层（25）作为第二介质板（22）的接地板使用；所述第一输入端口（11）和第二输入端口（12）分别与第一双层耦合器（31）的两个输入端口一一对应相接，所述第三输入端口（13）、第四输入端口（14）和第五输入端口（15）分别与3×4巴特勒矩阵（41）的三个输入端口一一对应相接，所述第六输入端口（16）和第七输入端口（17）分别与第二双层耦合器（32）的两个输入端口一一对应相接，所述第一双层耦合器（31）的两个输出端口分别与第一-45°移相器（61）的输入端口（611）和第二4×4巴特勒矩阵（52）的第一输入端口（521）一一对应相接，所述第一-45°移相器（61）的输出端口（612）与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第一输入端口（511）连接，所述3×4巴特勒矩阵（41）的四个输出端口分别与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第二输入端口（512）、第二4×4巴特勒矩阵（52）的第二输入端口（522）、第一4×4巴特勒矩阵（51）的第三输入端口（513）和第二4×4巴特勒矩阵（52）的第三输入端口（523）一一对应相接，所述第二双层耦合器（32）的两个输出端口分别与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第四输入端口（514）和第二-45°移相器（62）的输入端口（621）一一对应相接，所述第二-45°移相器（62）的输出端口（622）与第二4×4巴特勒矩阵（52）的第四输入端口（524）相连接，所述第一4×4巴特勒矩阵（51）的四个输出端口以及第二4×4巴特勒矩阵（52）的四个输出端口分别与八单元天线阵列（7）的八个输入端口一一对应相接；所述3×4巴特勒矩阵（41）划分为两个单元，为3×4巴特勒矩阵（41）的第一单元和3×4巴特勒矩阵（41）的第二单元，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第一单元设置在第一金属层（23）、第一介质板（21）、第二金属层（24）和第一基片集成波导金属过孔（26）上，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第二单元设置在第二金属层（24）、第二介质板（22）、第三金属层（25）和第二基片集成波导金属过孔（27）上，所述第一双层耦合器（31）划分为两个单元，为第一双层耦合器（31）的第一单元和第一双层耦合器（31）的第二单元，所述第一双层耦合器（31）的第一单元设置在第一金属层（23）、第一介质板（21）、第二金属层（24）和第一基片集成波导金属过孔（26）上，所述第一双层耦合器（31）的第二单元设置在第二金属层（24）、第二介质板（22）、第三金属层（25）和第二基片集成波导金属过孔（27）上，所述第一双层耦合器（31）的第一单元和第一双层耦合器（31）的第二单元通过在第二金属层开第一缝隙（315）构成一个整体，所述第二双层耦合器（32）划分为两个单元，为第二双层耦合器（32）的第一单元和第二双层耦合器（32）的第二单元，所述第二双层耦合器（32）的第一单元设置在第一金属层（23）、第一介质板（21）、第二金属层（24）和第一基片集成波导金属过孔（26）上，所述第二双层耦合器（32）的第二单元设置在第二金属层（24）、第二介质板（22）、第三金属层（25）和第二基片集成波导金属过孔（27）上，所述第二双层耦合器（32）的第一单元和第二双层耦合器（32）的第二单元通过在第二金属层开第二缝隙（325）构成一个整体，所述八单元天线阵列（7）划分为八个单元，为八单元天线阵列（7）的第一单元（71）、八单元天线阵列（7）的第二单元（72）、八单元天线阵列（7）的第三单元（73）、八单元天线阵列（7）的第四单元（74）、八单元天线阵列（7）的第五单元（75）、八单元天线阵列（7）的第六单元（76）、八单元天线阵列（7）的第七单元（77）和八单元天线阵列（7）的第八单元（78），所述八单元天线阵列（7）的第一单元（71）、八单元天线阵列（7）的第三单元（73）、八单元天线阵列（7）的第五单元（75）和八单元天线阵列（7）的第七单元（77）设置在第一金属层（23）、第一介质板（21）、第二金属层（24）和第一基片集成波导金属过孔（26）上，所述八单元天线阵列（7）的第二单元（72）、八单元天线阵列（7）的第四单元（74）、八单元天线阵列（7）的第六单元（76）和八单元天线阵列（7）的第八单元（78）设置在第二金属层（24）、第二介质板（22）、第三金属层（25）和第二基片集成波导金属过孔（27）上；所述共面波导传输线通过开八字型缝隙等效为一个馈电端口，所述馈电端口为50Ω馈电端口，所述毫米波多波束天线的第一输入端口（11）与第一双层耦合器（31）的第一输入端口（311）连接，所述毫米波多波束天线的第二输入端口（12）与第一双层耦合器（31）的第二输入端口（312）连接，所述毫米波多波束天线的第三输入端口（13）与3×4巴特勒矩阵（41）的第一输入端口（411）连接，所述毫米波多波束天线的第四输入端口（14）与3×4巴特勒矩阵（41）的第二输入端口（412）连接，所述毫米波多波束天线的第五输入端口（15）与3×4巴特勒矩阵（41）的第三输入端口（413）连接，所述毫米波多波束天线的第六输入端口（16）与第二双层耦合器（32）的第一输入端口（321）连接，所述毫米波多波束天线的第七输入端口（17）与第二双层耦合器（32）的第二输入端口（322）连接，所述第一双层耦合器（31）的第一输出端口（313）与第一-45°移相器（61）的输入端口（611）连接，所述第一双层耦合器（31）的第二输出端口（314）与第二4×4巴特勒矩阵（52）的第一输入端口（521）连接，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第一输出端口（414）与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第二输入端口（512）连接，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第二输出端口（415）与第二4×4巴特勒矩阵（52）的第二输入端口（522）连接，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第三输出端口（416）与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第三输入端口（513）连接，所述3×4巴特勒矩阵（41）的第四输出端口（417）与第二4×4巴特勒矩阵（52）的第三输入端口（523）连接，所述第二双层耦合器（32）的第一输出端口（323）与第一4×4巴特勒矩阵（51）的第四输入端口（514）连接，所述第二双层耦合器（32）的第二输出端口（324）与第二-45°移相器（62）的输入端口（621）连接，所述第一4×4巴特勒矩阵（51）的第一输出端口（515）与八单元天线阵列（7）的第一输入端口（711）连接，所述第二4×4巴特勒矩阵（52）的第一输出端口（525）与八单元天线阵列（7）的第二输入端口（712）连接，所述第一4×4巴特勒矩阵（51）的第二输出端口（516）与八单元天线阵列（7）的第三输入端口（713）连接，所述第二4×4巴特勒矩阵（52）的第二输出端口（526）与八单元天线阵列（7）的第四输入端口（714）连接，所述第一4×4巴特勒矩阵（51）的第三输出端口（517）与八单元天线阵列（7）的第五输入端口（715）连接，所述第二4×4巴特勒矩阵（52）的第三输出端口（527）与八单元天线阵列（7）的第六输入端口（716）连接，所述第一4×4巴特勒矩阵（51）的第四输出端口（518）与八单元天线阵列（7）的第七输入端口（717）连接，所述第二4×4巴特勒矩阵（52）的第四输出端口（528）与八单元天线阵列（7）的第八输入端口（718）连接。

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