رادار

رادار

ساز و کار چرخشی ماتریس باتلر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
پژوهشکده مخابرات و دفاع الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
ماتریس باتلر یک شبکه شکل دهی پرتو غیرفعال است که به دلیل سادگی ساختاری، انتقال توان بدون اتلاف (از لحاظ نظری)، ایجاد پرتوهای متعامد فضایی و وجود پهنای باند قابل تحقق، به رایج ترین معماری مورد استفاده برای تحقق آرایه‌های آنتن فازی تبدیل شده است. ماتریس باتلر که در ابتدا توسط باتلر و لو در سال ۱۹۶۱ به عنوان بسطی از ماتریس بلاس معرفی شد، از پیکربندی N×N از کوپلرهای هیبریدی و تغییر دهنده های فاز ثابت برای ایجاد تغییر فاز های پیش‌رونده در میان عناصر آرایه خطی استفاده می‌کند و هدایت دقیق پرتو را از طریق تحریک گزینشی پورت‌های ورودی امکان‌پذیر می‌سازد. فراتر از آرایه‌های خطی، شلگ ساز و کار چرخشی آن را در آرایه‌های استوانه‌ای نشان داد و نشان داد که ماتریس باتلر یک تبدیل فوریه سریع فضایی (FFT) را برای تولید N پرتو متعامد انجام می‌دهد و بدین سان می تواند خروجی‌ها را از طریق تغییر فاز ورودی و به صورت چرخه‌ای جابجا کند. این ویژگی امکان چرخش الگوهای تابشی را در راستای سمت و بدون تغییر نحوه توزیع دامنه فراهم می‌کند و مزایای قابل توجهی را برای اسکن پرسرعت پرتو در سیستم‌های نظامی و ارتباطی ارائه می‌دهد. این مقاله به بررسی مجدد ساز و کار چرخشی ماتریس باتلر، تبیین مبانی نظری و پیامدهای عملی آن می‌پردازد و چارچوبی ساده‌شده برای درک نقش آن در کاربردهای پیشرفته شکل‌دهی پرتو ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Rotational Mechanism of Butler Matrix

نویسندگان English

Majid Nekounam
Mohsen Fallah
Seyyed Hossein Mohseni Armaki
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Malek-Ashtar University of Technology (MUT)
چکیده English

The Butler matrix is a passive beamforming network that has become the most widely adopted architecture for phased antenna arrays due to its structural simplicity, theoretically lossless transmission, spatially orthogonal beams, and realizable bandwidth. Originally introduced by Butler and Lowe in 1961 as an extension of Blass’s matrix, the Butler matrix employs an N×N configuration of hybrid couplers and fixed phase shifters to generate progressive phase shifts across array elements, enabling precise beam steering through selective excitation of input ports. Beyond linear arrays, Sheleg demonstrated its rotational mechanism in cylindrical arrays, showing that the Butler matrix performs a spatial fast Fourier transform (FFT) to produce N orthogonal beams and cyclically permute outputs via input phase variation. This property allows rotation of radiation patterns around the azimuth without altering amplitude distributions, offering significant advantages for high-speed scanning in military and communication systems. This paper revisits the rotational mechanism of the Butler matrix, elucidating its theoretical foundation and practical implications, and provides a simplified framework for understanding its role in advanced beamforming applications.

کلیدواژه‌ها English

Butler Matrix
Cylindrical Antenna Array
Beamforming Network

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 17 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 17 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 10 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 17 مرداد 1405