印刷三向耦合器驱动的5.8GHz正交三波束天线阵列设计

本文介绍了一项创新的印刷双层三向定向耦合器，它在射频通信领域具有重要意义，特别是在设计高性能的多波束天线系统中。定向耦合器是一种关键的无源元件，其独特之处在于它具有六个输入/输出端口，能够将输入信号按照-120度、0度或+120度的恒定相位差均匀地分配到三个输出端口。这种特性使得它可以被用作一个3 x 3波束形成网络（BFN），从而实现正交的三束切换功能，这意味着这三束信号可以在空间上互不干扰，提高无线通信系统的效率和灵活性。 作者们通过仿真和实测研究，展示了这种设计在7%的相对带宽范围内展现出优秀的性能。具体来说，他们实现了良好的阻抗匹配，即信号传输的效率高，减少了信号损耗；高隔离度意味着不同输出端口之间的信号干扰极小，确保了各波束的独立性；同时，功率分配均匀，保证了每个输出端口接收信号的强度一致；以及最重要的是，无论频率如何变化，相位差保持恒定，这对于波束的精确控制至关重要。 基于这项技术，研究人员成功设计并制造了一个针对5.8 GHz应用的正交三波束天线阵列，并通过实验对其性能进行了验证。这不仅证明了印刷双层三向定向耦合器作为BFN的有效性，也为无线通信系统的设计者提供了新的解决方案，特别是在卫星通信、无线局域网或者移动通信等领域，对于多用户、多服务的密集型环境具有显著优势。 本文的研究成果对推动天线阵列设计的进步，特别是对提高射频系统的性能和复杂度管理有着重要的贡献。它体现了在小型化、低成本和高性能要求下，印刷电路技术在现代无线通信系统中的重要角色。未来的研究可能进一步优化耦合器的设计，扩展带宽范围，或者探索更多应用场景，如毫米波通信和物联网设备。