关于多波束天线知识介绍

多波束天线是一种先进的天线技术，其核心特性在于能够产生多个独立的、高度聚焦的波束，这些波束被称为元波束。这些元波束可以被合成一个或者多个成形波束，以覆盖特定的空域或方向，从而满足多样化的通信需求。根据设计的不同，多波束天线主要有透镜式、反射面式和相控阵式三种基本形式，有时也会采用混合形式，将相控阵技术与反射面或透镜馈源结合。 1. **多波束透镜天线**：透镜天线利用透镜的光学原理，将馈源的电磁能量汇聚形成锐利的波束。当在透镜的焦点附近布置多个馈源时，就能产生指向不同的元波束。通过调整各个馈源的激励振幅和相位，可以控制这些元波束合成所需的成形波束。多波束透镜天线的一个典型应用场景是卫星通信，例如图1a所示的19个元波束覆盖地球的配置，可以通过19个馈源喇叭产生，波束形成网络则用来精确控制馈源的激励。 2. **多波束反射面天线**：反射面天线通常采用偏置单（双）反射面设计，以避免馈源系统对反射面的遮挡。馈源位于反射面焦点附近，可以形成多个波束。例如，图2展示了早期用于商用通信卫星的偏置抛物面多波束天线，其馈源阵列由88个方形喇叭组成，可以产生4个不同形状的成形波束，分别工作在4吉赫频段，实现四重频谱复用，提高通信容量。 3. **多波束相控阵天线**：相控阵天线由大量的辐射元排列组成，通过波束形成网络控制每个辐射元的激励振幅和相位，以形成所需形状和方向的波束。这种天线的优点在于波束控制的灵活性，可以快速扫描和改变波束的方向，但其结构复杂，成本较高。 多波束天线具备以下特点： - **元波束窄且增益高**：这意味着它们能提供更远的传输距离，尤其是在使用多个发射机同时馈电的情况下。 - **合成波束覆盖特定空域**：可以根据需求定制覆盖范围，适应各种场景，如卫星通信、雷达探测等。 - **低旁瓣设计**：通过组合馈源的方式，可以有效地降低波束的旁瓣电平，减少干扰和信号泄露。 多波束天线技术自20世纪60年代中期以来，已经在卫星通信、雷达系统和电子对抗等多个领域得到广泛应用。在卫星通信中，它是提高系统性能的关键技术之一，而在电子对抗中，则扮演了识别和跟踪大量目标的重要角色。随着科技的发展，多波束天线的设计和应用将会更加广泛和深入。