طراحی سیستماتیک ماتریس باتلر 4×4 فشرده جهت شکلدهی پرتو آنتن در شبکه های آرایه فازی

در این مقاله، طراحی سیستماتیک و قدم به قدم ماتریس باتلر 4×4 در فرکانس کاری 2/45 گیگاهرتز، جهت استفاده در شبکه-های آرایه فازی آورده شده است. با استفاده از روشهای افزایش پهنای باند بکار گرفته شده در این مقاله، ماتریس باتلر حاصل دارای پهنای باند بیشتری نسبت به طراحی های دیگر موجود در این باند فرکانسی است. به منظور افزایش پهنای باند، از عنصرهای ریزنواری غیرفعال پهن-باند بهبود یافته همانند تزویج کننده های جهت دار شاخه ای 90 درجه، تقاطع ها و تغییردهنده های فاز شیفمن نیز استفاده شده است. تک لایه بودن ساختار، ابعاد فشرده، کم هزینه بودن روش ساخت و سادگی الگوریتم طراحی، که امکان اعمال آن در فرکانس های دیگر را می دهد، از مزیت های مهم این طراحی هستند. ماتریس باتلر ارایه شده بر روی زیرلایه FR4 در ابعاد 125 mm×113 mm×0.5 mm ساخت شده است. در این طرح ایزولاسیون 25-20 دسیبل در فرکانس مرکزی حاصل شده است و همچنین اختلاف فازهای ایجاد شده در خروجی منطبق با تیوری چرخش پرتو در سیستم های آرایه فازی است. پهنای باند نسبی حاصل شده از پاسخ فاز 10 ± درجه در فرکانس مرکزی بیش از 10 % است. از کاربردهای مهم این ماتریس باتلر می توان تغذیه ی آنتن های آرایه فازی و ایجاد پترن تشعشعی در جهات دلخواه فضایی نام برد.