Eine Butler-Matrix ist eine Art Strahlformungsnetzwerk, das in Antennenarrays und Phased-Array-Systemen verwendet wird. Seine Hauptfunktionen sind:
● Strahllenkung – Durch Umschalten des Eingangsanschlusses kann der Antennenstrahl in verschiedene Winkel gelenkt werden. Dadurch kann das Antennensystem seinen Strahl elektronisch scannen, ohne die Antennen physisch zu bewegen.
● Mehrstrahlbildung – Es kann ein Antennenarray so speisen, dass mehrere Strahlen gleichzeitig erzeugt werden, die jeweils in eine andere Richtung zeigen. Dies erhöht die Abdeckung und Empfindlichkeit.
● Strahlteilung – Es teilt ein Eingangssignal in mehrere Ausgangsanschlüsse mit spezifischen Phasenbeziehungen auf. Dadurch kann das angeschlossene Antennenarray gerichtete Strahlen bilden.
● Strahlvereinigung – Die reziproke Funktion der Strahlteilung. Es kombiniert Signale von mehreren Antennenelementen in einem einzigen Ausgang mit höherem Gewinn.
Die Butler-Matrix erreicht diese Funktionen durch ihre Struktur aus Hybridkopplern und festen Phasenschiebern, die in einer Matrixanordnung angeordnet sind. Einige wichtige Eigenschaften:
● Die Phasenverschiebung zwischen benachbarten Ausgangsanschlüssen beträgt normalerweise 90 Grad (eine viertel Wellenlänge).
● Die Anzahl der Strahlen ist durch die Anzahl der Ports begrenzt (N x N Butler-Matrix erzeugt N Strahlen).
● Die Strahlrichtungen werden durch die Matrixgeometrie und die Phasenlage bestimmt.
● Verlustarmer, passiver und reziproker Betrieb.
Zusammenfassend besteht die Hauptfunktion einer Butler-Matrix darin, ein Antennenarray so zu speisen, dass dynamische Strahlformung, Strahllenkung und Mehrstrahlfähigkeiten durch elektronische Steuerung ohne bewegliche Teile möglich sind. Es handelt sich um eine Basistechnologie für elektronisch gescannte Arrays und Phased-Array-Radargeräte.
Concept Microwave ist ein weltweiter Anbieter der Butler-Matrix, die Mehrkanal-MIMO-Tests für bis zu 8+8 Antennenanschlüsse über einen großen Frequenzbereich unterstützt.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20.09.2023