Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

fa طراحی ماتریس باتلر 4×4 جهت شکل دهی پرتو آنتن در شبکه های آرایه فازی Design of 4×4 Butler matrix for beam-forming antenna in phased array networks مخابرات Communication پژوهشي Research در این مقاله، طراحی سیستماتیک و قدم به قدم ماتریس باتلر 4×4 در فرکانس کاری 45.2 گیگاهرتز آورده شده است. با استفاده از روشهای افزایش پهنای باند، در این مقاله ماتریس باتلر حاصل دارای پهنای باند بیشتری نسبت به طراحیهای دیگر انجام گرفته در این باند فرکانسی است. مزیتهای مهم طراحی ارائه شده، تک لایه بودن ساختار، ابعاد فشرده و سادگی روش کار همراه با  کلی بودن طراحی است که می توان الگوریتم این کار را در فرکانسهای دیگر نیز به کار گرفت. ماتریس باتلر مورد نظر بر روی زیرلایه FR4 در ابعاد 125×113×0.5 mm طراحی شده است. به منظور افزایش پهنای باند، از عنصرهای بهبود یافتهی ریزنواری پسیو همانند کوپلر جهتدار شاخهای 90 درجه، تقاطع و تغییردهندهی فاز شیفمن استفاده شده است. در این طرح، ایزولاسیون 20-25 دسیبل در فرکانس مرکزی حاصل شده است و همچنین اختلاف فازهای ایجاد شده در خروجی منطبق با تئوری چرخش پرتو در سیستمهای آرایه فازی است. پهنای باند حاصل شده از پاسخ فاز 10± درجه در فرکانس مرکزی بیش از 10% است. کاربرد این ماتریس باتلر در شبکه تغذیه آنتنهای آرایه فازی به منظور ایجاد پرتوهای متعامد در جهات مورد نظر از فضا است.: در این مقاله، طراحی سیستماتیک و قدم به قدم ماتریس باتلر 4×4 در فرکانس کاری 45/2 گیگاهرتز آورده شده است. با استفاده از روشهای افزایش پهنای باند، در این مقاله ماتریس باتلر حاصل دارای پهنای باند بیشتری نسبت به طراحیهای دیگر انجام گرفته در این باند فرکانسی است. مزیتهای مهم طراحی ارائه شده، تک لایه بودن ساختار، ابعاد فشرده و سادگی روش کار همراه با  کلی بودن طراحی است که می توان الگوریتم این کار را در فرکانسهای دیگر نیز به کار گرفت. ماتریس باتلر مورد نظر بر روی زیرلایه FR4 در ابعاد 125×113×0.5 mm طراحی شده است. به منظور افزایش پهنای باند، از عنصرهای بهبود یافتهی ریزنواری پسیو همانند کوپلر جهتدار شاخهای 90 درجه، تقاطع و تغییردهندهی فاز شیفمن استفاده شده است. در این طرح، ایزولاسیون 20-25 دسیبل در فرکانس مرکزی حاصل شده است و همچنین اختلاف فازهای ایجاد شده در خروجی منطبق با تئوری چرخش پرتو در سیستمهای آرایه فازی است. پهنای باند حاصل شده از پاسخ فاز 10± درجه در فرکانس مرکزی بیش از 10%  است. کاربرد این ماتریس باتلر در شبکه تغذیه آنتنهای آرایه فازی به منظور ایجاد پرتوهای متعامد در جهات مورد نظر از فضا است. In this paper, Design and simulation of 4×4 Butler matrix in 2.45 GHz is proposed. This network is utilized to feed of phased array antenna in order to create patterns in proper direction of space. The Butler matrix is designed on FR4 substrate by 125×113×0.5 mm dimensions. To enhancing the bandwidth, improved microstrip passive elements such as directional branch-line hybrid coupler, cross over and Schiffman phase shifter are used. In the proposed design, isolation of 20-25dB at the central frequency is achieved, and outputs phase differences are coinciding to Butler matrix theory. The resulting bandwidth of ±10º phase response is more than 10% in the central frequency.   آرایه فازی, ایزولاسیون, تقاطع, ماتریس باتلر, ریزنوار, تغییردهنده فاز شیفمن Phased array, isolation, cross over, Butler matrix, microstrip, Schiffman phase shifter 17 25 http://jiaeee.com/browse.php?a_code=A-10-1569-1&slc_lang=fa&sid=1 Amir Mehrafza امیر مهرافزا amehrafza@yahoo.com 10031947532846005328 10031947532846005328 Yes Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran. دانشگاه تبریز Pouria Barati Taraghi پوریا براتی طرقی Pouria.barati@gmail.com 10031947532846005329 10031947532846005329 No Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran. دانشگاه تبریز Ali Pourziad علی پورزیاد ali_pourziad@tabrizu.ac.ir 10031947532846005330 10031947532846005330 No Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran. دانشگاه تبریز