在寻找具有成本效益的饲料网络时，工程师可以将Butler Matrix作为潜在解决方案。该被动波束形成的进料网络与分阶段阵列天线一起使用，该天线在即将到来的5G等技术中应用。为了有效地分析和设计男管家矩阵馈电网络，我们可以转向ComsolMultiphysics®软件和附加RF模块。188金宝搏优惠
将管家矩阵束成式网络和梯形阵列天线结合在一起
这无线通信的下一件大事，5G，正在路上。一旦这里，5G网络可以提供更快的下载率，到处可靠的服务等等。但是在发生这种情况之前，我们必须满足5G的所有要求，例如增益增加的天线，可以提供更高的频率和改进的相进度技术。这两个后者使工程师能够通过将辐射模式和转向天线阵列梁向所需方向进行转向方向来解决角度覆盖问题。
单极分阶段的天线阵列将横梁转向。
事实证明，分阶段阵列天线是实现这些目标以及5G技术的理想选择。我们还将这种类型的天线用于其他应用，例如雷达和风暴检测。
固态阶段阵列雷达系统。
为了改善分阶段阵列天线的设计，我们可以使用管家矩阵馈电网络。这些光束成型的网络通过将电路作为微带线制造并执行横梁扫描而无需昂贵的活动设备来节省成本。正如我们接下来所见，有效地设计这样的电路是可以使用的传输线RF模块中的接口。
建模被动的管家矩阵边界饲料网络
在看看整个几何形状之前，让我们讨论这个管家矩阵示例中包含的单个小节。
这些包括：
- 90°混合耦合器，例如分支线耦合器
- 45°延迟线
- 跨界
- 符合交叉和输出阶段的过渡部件
- 内侧和外侧
这些小节在整个模型中重复，使我们能够根据需要重复每个部分来简化几何构建过程。我们要做的就是将小节作为几何部分添加全球定义节点。
接下来，让我们检查一些从90°混合动力车开始的单个小节。该小节由两个具有90°相差的输出端口和两个没有耦合功率的输入端口组成。输入功率平均分为输出端口，并且由于对称几何形状，所有输入端口配置产生了相互电路响应。
90°混合耦合器的几何形状。
在交叉结构中，我们使用均匀的ODD分析方法将四个端口网络分解为两个单独的级联的两端口网络，可以用ABCD参数描述。所得的梯形交叉结构包含两个产生输入信号的孤立输入端口。这些信号从左侧的输入流到对面的输出，这意味着端口1流向端口3，而端口4流向端口2。
交叉结构的几何形状。此处看到的端口定义仅与小节分析有关。
前端零件使我们能够在更改输出端口之间的距离时避免扭曲输出相位关系。通过增加天线元件之间的距离，我们可以为天线阵列获得更高的增益。但是，这也会引起不必要的效果，例如光栅叶和更高的侧孔水平。考虑到这一点，我们选择一种天线阵列间距配置，从而导致合理的增益和侧齿级。
将所有这些放在一起，我们创建了我们的管家矩阵边界网络几何形状，如下所示。我们使用四个90°混合动力车，两条45°延迟线，两个跨界线，过渡部件，内端端和外侧端。
管家矩阵束形网络示意图（左）和最终几何（右）。
在我们的示例中，传输线的几乎所有分布式元件参数都可以放置在50-ω的微带线上，该线构建在20 mil的无损耗基板和1盎司的铜上，而无需使用任何空气桥，并使用孔。
仿真结果
运行模拟后，我们在传输线上生成了真实电压值的默认图。通过更改默认输入表达式，我们创建了以下所示的对数电压值图。我们在这里看到，当端口4被激发时，端口1-3没有耦合功率，并且在-100 dB以下隔离。
当端口4激发端口4时，跨传输线的DB尺度电压。
为了更好地检查输出端口电压级别，我们可以通过设置最小范围-10 dB来更改此图。这些结果表明，输入电压平均分布到所有输出端口。
DB尺寸的电压图具有调整范围。
我们还可以研究输出端口的算术相进度。我们通过调整一些评估的角度来轻松以算术顺序配置每个端口的相位。
使用此技术，我们以以下顺序激发了具有4 by-1天线阵列的管家矩阵束形网络：
- 端口3（-135°）
- 端口1（-45°）
- 端口4（45°）
- 端口2（135°）
结果，天线辐射模式从一侧转移到另一侧，这是一个分阶段阵列天线的所需结果。
来自巴特勒矩阵束式网络的远场辐射模式连接到4 by-1微带贴片天线阵列。请注意，此特定的天线阵列模型不是可下载示例的一部分。
扩展结果
这些结果可以扩展到包括不同的天线阵列和管管矩阵。例如，在下面的动画中，对模拟进行了修改，以包括8 by-1天线阵列。
转向天线辐射模式，具有8 by-1天线阵列，连接到8 by 8的管状矩阵。
您可能还会想知道，是否可以为更大的系统部署管家矩阵。答案当然是！在以下设计中，我们模拟了连接到8 by-1微带贴片天线阵列的16 x 16键基矩阵，并模拟了连接到8×8微带贴片天线阵列的64 by-64管制矩阵。
转向天线辐射模式，具有16 by-1天线阵列，该阵列连接到16 x-16的男管矩阵。
转向天线辐射模式，具有8 x 8天线阵列连接到64 x 64个管状矩阵。
正如我们今天看到的那样，comsol多物理188金宝搏优惠学使我们能够有效地建模和分析巴特勒矩阵。要自己尝试此示例，请单击下面的按钮，然后从应用程序库获取教程（请注意，它也可以在应用程序库中提供rf_module/couplers_and_power_dividers/tramplast_line_butler）。
评论（13）
Hailemichael Guadie
2018年9月12日如何连接或集成的传输线管家矩阵束形网络和微带pach天线？？？
Jiyoun Munn
2018年9月12日您可以用一个集团端口激发每个微带贴片天线元件，您可以将端口电压设置为管状矩阵的相应输出，例如TL.VPORT_1。
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年10月4日Caty Fairclough，请您发送8×8传输线管线矩阵和8×1 MicroStrip Pach天线最终模拟，还是可以告诉我如何设计它？
电子邮件。makehaile3@gmail.com
布莱恩·科斯塔（Brianne Costa）
2018年10月5日嗨，迈克尔，
您可以通过登录comsol访问帐户和有效的软件许可证来访问以下链接的MPH文件和教程文档：188金宝搏优惠
https://www.188金宝搏优惠comsol.com/model/transmission-line-line-butler-matrix-beamforming-network-42531
https://www.188金宝搏优惠comsol.com/model/microstrip-patch-antenna-11742
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年10月12日嗨，布莱恩·科斯塔（Brianne Costa），你好吗？
你能帮我吗 ？？
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年10月16日我设计了4×4的Butler Matrix，但我想要8×8 Butler Matrix，因此如何将4×4的Butler Matrix扩展到8×8 Butler Matrix？
布莱恩·科斯塔（Brianne Costa）
2018年10月16日嗨，迈克尔，
有关与您的模型有关的更多问题，请联系我们的支持团队。
在线支持中心：https://www.188金宝搏优惠comsol.com/support
电子邮件：support@188金宝搏优惠comsol.com
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年10月19日我需要这个布莱恩·科斯塔（Brianne Costa），你能帮我吗？8×8管家矩阵
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年11月6日传输线接口WIT BUTLER MATRIX如何？
谁能帮助我？
迈克尔·海尔（Michael Haile）
2018年11月6日接口传输如何与Butler Matrix行？？？？
谁能帮助我？
紫罗兰色哥伦布
2020年8月4日这是否意味着当激发特定输入端口时，光束会以与相位差相同的角度形成？
紫罗兰色哥伦布
2020年8月4日这是否意味着光束将以与输入端口增加的相位差相同角度形成？
Mrunal Deshpande
2021年2月27日您好，先生/女士，我已经下载了您的4×4 Butler Matrix 5.5版本，我只得到相位差异表。我希望您指导我如何获取S矩阵，以特定频率，辐射模式图，Butler Matrix的3D模拟（如4×4 Butler Matrix所示），S-Parameters Graphs.please。请帮助我。谢谢您。