Matrice de Butler
From Wikipedia, the free encyclopedia
La matrice de Butler est un dispositif passif hyperfréquence qui permet la formation de faisceaux des réseaux d'antennes. Ce composant radio-électrique a été inventé en 1961 par Jesse Butler et Ralph Lowe de la société Sanders Associates, basée à Nashua, dans l'État Américain du New Hampshire[1].
Ce dispositif est un agencement de coupleurs hybrides avec N entrées et N sorties, où N en général est une puissance de 2.
Les composants essentiels nécessaires à la construction d'une matrice de Butler sont des coupleurs hybrides et des déphaseurs à valeur fixe. De plus, un contrôle précis de la direction du faisceau peut être fourni avec des déphaseurs variables en plus des déphaseurs fixes[2]. En utilisant les déphaseurs variables en combinaison avec la commutation de l'alimentation aux ports de faisceau, un balayage continu du faisceau peut être produit[2].
Un composant supplémentaire pouvant être utilisé est un circuit à éléments distribués à croisement plan de type ligne microruban. Si elles doivent se croiser sous forme de pont aérien, elles ne conviennent pas à cette application car il existe inévitablement un certain couplage entre les lignes croisées[3]. Une alternative qui permet à la matrice de Butler d'être entièrement mise en œuvre sous forme de circuit imprimé, et donc plus économique, est un croisement sous la forme d'un coupleur de branche[4]. Le coupleur croisé équivaut à deux coupleurs hybrides à 90° connectés en cascade. Ceci ajoutera un décalage de phase supplémentaire de 90° aux lignes traversées qui peut être compensé par l'ajout d'une quantité équivalente aux déphaseurs dans les lignes non traversées. Un croisement de branchement idéal n'a théoriquement aucun couplage entre les deux chemins le traversant[3]. Dans ce type de mise en oeuvre, les déphaseurs sont construits sous forme de lignes à retard de longueur appropriée. Ceci est juste une ligne sinueuse sur le circuit imprimé[5]
Les lignes microruban sont bon marché mais ne convient pas à toutes les applications. Lorsqu'il y a un grand nombre d'éléments d'antenne, le chemin à travers la matrice de Butler passe par un grand nombre d'hybrides et de déphaseurs. La perte d’insertion cumulative de tous ces composants dans le microruban peut le rendre peu pratique. La technologie habituellement utilisée pour résoudre ce problème, en particulier aux fréquences les plus élevées, consiste en un guide d'ondes beaucoup moins dommageable. Non seulement cela coûte plus cher, mais il est également beaucoup plus volumineux et lourd, ce qui représente un inconvénient majeur pour l’utilisation sur des avions. Un autre choix moins volumineux, mais toujours moins pénalisant que le microruban, est le guide d’ondes intégré au substrat[6].
