Implementação de uma matriz de Butler na faixa de 915 MHz para formação de feixes direcionados

Abstract

objetivo deste trabalho é implementar uma matriz de Butler 4x4 integrada a um arranjo de antenas, utilizando microfita (microstrip) como linha de transmissão na frequência de 915 MHz, sobre um substrato FR4 com 0,8 mm de espessura. Para isso, foi utilizada a quantidade definida de componentes que compõem a arquitetura da matriz: o acoplador híbrido em quadratura, o crossover (cruzamento de linhas) e o defasador fixo. A partir da simulação individual de cada componente, os acopladores projetados em microfita obtiveram perdas de inserção de 3,5 dB e uma diferença de fase de 89,9° nas saídas. Como alternativa de menor custo espacial, a simulação do acoplador utilizando parâmetros concentrados (circuito LC) obteve resultados muito próximos, com perdas de inserção de aproximadamente 3,0 dB e defasagem de 90°. Para o cruzamento das linhas (crossover), foram utilizados dois acopladores híbridos em cascata, apresentando perda de inserção de 0,7 dB em 915 MHz. O defasador também apresentou bons resultados, com defasagem de -45,0°, perda de inserção de 0,5 dB e perda de retorno de 0,5 dB. Por fim, a matriz de Butler integrada à rede de antenas impressas obteve perda de retorno na faixa de 20 dB e direções de feixe em -75°, -120°, 117° e 81°.