卫星 波束赋形
卫星天线波束
卫星天线波束常指卫星天线辐射方向图的主波瓣。
在其内集中了绝大部分的辐射能量。
分有聚束式和扩展式两种。
波束在地球上的照射区即天线的覆盖区。
不同用途的卫星采用不同的天线波束,通信卫星使用的有全球波束、区域波束、点波束、多波束、成形波束等。
按照天线波束形状，将卫星通信天线分为三类：全球波束天线、点波束天线、赋形波束天线。
1）全球波束天线是指波束覆盖地球上的整个视区。
2）点波束天线是指覆盖一个很小的区域。
点波束将卫星的功率集中在一个区域，大大降低了地面便携式移动终端的功率、体积以及通信费用。
点波束技术一般是应用在卫星的远距离信息传输上面。
3）赋形波束天线是指覆盖地球上的某一个特殊形状的区域，一般用一个波束形成网络来控制，也称区域波束天线。
赋形波束通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。
下面重点对多波束天线进行阐述。
卫星多波束天线没有采用单一大张角覆盖的思路，而是使用了若干个高增益的窄波束共同覆盖较大的区域，这些窄波束也被称为点波束，这样的通信方式也称为卫星蜂窝移动通信，与地面蜂窝移动通信相对应；由于点波束的空间隔离作用，系统可以采用频率复用技术，点波束的高信号增益与频率复用的结合进一步提高了卫星通信的频谱效率。
卫星多波束天线可分为多波束反射面卫星天线、多波束透镜卫星天线、多波束阵列卫星天线三种。
1）多波束反射面卫星天线多波束反射面天线包括独立天线和多波束馈源、反射面这两大结构。
独立天线结构式就是每个波束都使用一个单独自己的天线而且每个独立的天线分别朝向某个特定的通信区域，对应的波束采用各自独立的馈源，因此邻近的波束可以采用相同的频率，不仅缓解频率受限的问题，不同波束间的干扰也可以忽略不考虑。
独立天线结构简单易懂、成本低等优势，但通常只适用于点波束数量不多的通信环境中。
可以直接简单理解为多个单波束天线的组合。
多波束馈源、反射面结构式主要包括馈源、反射面、波束形成网络。
5g波束赋形的计算
5g波束赋形的计算5G波束赋形是指通过改变天线阵列中各个天线的相位和幅度分布，使得发射的信号能够在空间中形成一个特定的波束，从而实现对特定方向的高增益传输和接收。
这种技术在5G通信中具有重要的应用价值，可以提高信号传输质量，同时降低通信系统的功耗。
波束赋形的计算涉及到较多的数学原理和工程技术，下面将从理论基础、计算方法和应用场景三个方面进行详细介绍。
一、理论基础波束赋形的理论基础是天线阵列理论和波束形成原理。
天线阵列理论是研究多个天线组成的天线阵列在空间中的辐射特性和接收特性的一门学科。
波束形成原理是指通过合理调整天线阵列中各个天线的相位和幅度，使得输出波束具有特定的方向性和增益。
在天线阵列理论中，常用的参数有阵元间距、天线数目、阵列带宽等。
通过控制这些参数，可以实现对波束的控制。
波束形成原理中，常用的方法有波前和波差两种。
波前法是指通过改变天线阵列中各个天线的相位分布，实现对波束的调控。
波差法是指通过改变天线阵列中各个天线的幅度分布，实现对波束的调控。
二、计算方法波束赋形的计算方法主要分为两大类：解析方法和优化方法。
解析方法是指根据天线阵列的几何结构和边界条件，通过数学公式推导出波束赋形的解析解。
优化方法是指通过数值计算和求解优化问题，得到波束赋形的数值解。
在解析方法中，常用的方法有几何光学法、Fourier变换法和模型叠加法。
几何光学法是指通过近似假设，将波束赋形问题简化为物理光学中的反射、折射等几何问题，并通过几何关系计算出波束的特性。
Fourier变换法是指将波束赋形问题转化为频域中的滤波问题，并通过Fourier变换和逆变换计算出波束的特性。
模型叠加法是指通过将阵列中的每个单独的阵元的辐射模型相加，得到整个天线阵列的辐射特性。
在优化方法中，常用的方法有线性规划、遗传算法和粒子群算法。
线性规划是指将波束赋形问题转化为线性优化问题，并通过求解最大化目标函数的线性规划问题，得到波束赋形的最优解。
新一代移动通信网络中的波束赋形技术研究
新一代移动通信网络中的波束赋形技术研究随着移动通信技术的发展，人们对网络速度和传输质量的要求也越来越高。
而波束赋形技术的出现，为新一代移动通信网络的构建提供了新的思路和技术支持。
一、什么是波束赋形技术？波束赋形技术，是通过对天线进行精确控制，将发射的无线电波聚焦在一个方向上，以提高传输速率和减少干扰。
它通过物理学原理实现，在未来的5G、6G网络中有很大的应用前景。
二、波束赋形技术的发展历程波束赋形技术的研究可以追溯到上世纪50年代初期，但是由于当时技术限制和经济原因，大规模的商业应用并没有实现。
到了上世纪70年代，随着雷达和卫星通信技术的兴起，波束赋形技术得到了广泛的应用。
20世纪90年代，波束赋形技术被引入了移动通信领域，取得了很好的效果。
直到现在，波束赋形技术被广泛应用于通信、雷达、广播等领域。
三、波束赋形技术的原理波束赋形技术主要包括两个部分：天线组和信号处理器。
天线组负责将信号聚焦在特定方向上发射，信号处理器则通过算法和优化方法控制天线组以实现无线电波的聚焦。
常用的波束赋形技术包括数字波束赋形技术、模拟波束赋形技术、混合波束赋形技术等。
在数字波束赋形技术中，通过对数字控制天线进行实时控制，调整天线的相位和振幅，以最大化信号强度。
模拟波束赋形技术通过调整反射镜和投射物来控制信号的方向。
混合波束赋形技术则将数字和模拟技术结合，可以实现更为精确的信号控制。
四、波束赋形技术的优势在通信领域，波束赋形技术有以下优势：1. 提高传输速率由于波束赋形技术可以将信号聚焦在特定方向上，相邻信号的干扰减小，可以大量提高通信的传输速率。
2. 减少干扰波束赋形技术可以对网络中干扰源进行定位和过滤，减少网络中干扰的影响，在提高通信质量的同时，也提高了网络的安全性。
3. 提高覆盖范围波束赋形技术可以使信号的覆盖范围更广，在一些传输距离较远的场合，波束赋形技术可以使信号更稳定地到达终端。
五、波束赋形技术的应用场景波束赋形技术在通信领域的应用场景主要为以下几个方面：1. 室内覆盖由于室内环境较差，普通的信号传输往往会出现干扰或者信号弱化。
一种适用于大规模多层低轨卫星星座的协作跳波束方法
一种适用于大规模多层低轨卫星星座的协作跳波束方法引言随着科技的不断进步，卫星通信技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。
面向大规模多层低轨卫星星座的通信系统设计，跳波束方法被广泛应用以提高信号传输效率和性能。
本文旨在介绍一种适用于大规模多层低轨卫星星座的协作跳波束方法，以满足业务的高要求。
卫星星座与跳波束方法的背景卫星星座是由一组在不同轨道上运行的卫星组成的网络系统。
在大规模多层低轨卫星星座中，卫星之间的通信涉及到多跳传输，这就需要一种高效的方法来实现信号的传输与协作。
跳波束方法是一种基于波束赋形和协作通信的技术，通过跳跃式的波束取向和协作传输，极大地提高了通信系统的性能，并减少了传输延迟。
在大规模多层低轨卫星星座中，跳波束方法被广泛应用以应对高流量和高频率的通信需求。
协作跳波束方法的原理协作跳波束方法是通过卫星之间的跳跃式波束取向和协作传输实现的。
具体步骤如下：波束赋形1.：每个卫星都使用波束赋形技术，即根据接收到的信号进行波束取向，以最大限度地接收和传输信号。
跳跃式波束取向2.：当一个卫星接收到信号后，根据接收到的信号以及信号传输路径的信息，选择一个最佳的波束取向，并将信号传输给下一个卫星。
协作传输3.：下一个卫星接收到信号后，继续进行波束赋形和波束取向，并将信号传输给下下个卫星。
这种跳跃式的协作传输方式可极大地减少传输延迟和信号损失。
协作跳波束方法的优势协作跳波束方法在大规模多层低轨卫星星座中具有以下优势：高效的信号传输1.：通过跳跃式的波束取向和协作传输，卫星之间可以高效地传输信号，提高通信系统的整体性能。
降低传输延迟2.：跳波束方法减少了信号传输的跳数，从而降低了传输延迟，适应对实时通信和高频率通信需求的应用场景。
减少信号损失3.：协作跳波束方法通过协作传输和波束赋形，最大程度地减少了信号在传输过程中的损失，提高了通信质量。
应用场景和展望协作跳波束方法广泛应用于大规模多层低轨卫星星座中。
卫星阵馈反射面赋形波束天线的内积波束赋形方法
卫星阵馈反射面赋形波束天线的内积波束赋形方法张亦希;张恒伟【摘要】Since for array-fed reflector satellite shaped-beam antennas, traditional beam-shaping algorithms obtain their results simply by approximating the shaped beams to a limited number of samples in the desired patterns at the corresponding directions, which requires antenna designers to adjust the numbers anti positions of those selected samples repeatedly before achieving satisfactory patterns and are al- ways difficult to use in practice. Thus, this paper presents a new beam shaping al- gorithm based on inner-product operation, which instead minimizes the total error of the shaped beam from the desired pattern at almost all directions and therefore o- vercomes the limitation of those traditional methods. Moreover, the presented algo- rithm is also an analytical approach to achieve accurate results efficiently.%传统的波束赋形方法由于仅仅是使赋形波束在某些方向上逼近目标方向图的采样值，而为获得满意的赋形波束往往需要对所选采样的数量和位置进行反复调整，在实际使用中十分不便。
移动基站天线及波束赋形天线研究
移动基站天线及波束赋形天线研究一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，移动基站天线及波束赋形天线在提升网络覆盖、增强信号质量和提高频谱效率等方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在深入研究移动基站天线及其波束赋形技术，探讨其设计原理、性能优化和应用前景。
本文将介绍移动基站天线的基本原理和分类，包括其工作原理、辐射特性以及不同类型天线的优缺点。
随后，将重点分析波束赋形天线的关键技术，如波束形成算法、阵列结构设计和信号处理技术等。
通过理论分析和实验验证，本文旨在揭示波束赋形天线在提高信号增益、降低干扰以及提升系统容量等方面的优势。
本文还将关注移动基站天线及波束赋形天线在实际应用中的挑战与解决方案。
例如，如何在复杂电磁环境下实现高效的天线布局和波束管理，以及如何在保证性能的同时降低天线系统的成本和复杂度。
本文将对移动基站天线及波束赋形天线的未来发展趋势进行展望，探讨新技术、新材料和新工艺对天线性能的影响，以及天线系统在5G、6G等未来通信网络中的应用前景。
通过本文的研究，旨在为无线通信领域的科研人员、工程师和决策者提供有益的参考和借鉴。
二、移动基站天线概述移动基站天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，其主要作用是实现无线信号的收发和波束赋形，从而确保无线通信的顺畅进行。
随着移动通信技术的不断发展和用户需求的日益增长，移动基站天线也在不断演进和优化。
移动基站天线通常由多个天线单元组成，这些天线单元按照一定的排列方式组成阵列，以实现信号的定向传输和接收。
根据不同的应用场景和频段，移动基站天线可以分为多种类型，如全向天线、定向天线、扇形天线等。
其中，全向天线能够向各个方向均匀地辐射信号，适用于覆盖范围广、用户分布均匀的场景；定向天线则能够将信号集中向特定方向传输，适用于需要高精度覆盖和减少干扰的场景。
除了天线类型外，移动基站天线的性能还受到天线增益、波束宽度、极化方式等多个因素的影响。
天线增益决定了天线辐射信号的强度，而波束宽度则决定了天线覆盖的区域范围。
5G(NR)与波束赋形(Beamforming)
5G(NR)与波束赋形(BeamfOrming)#5G#波束斌形波束赋形技术在4G(1TE)网络中已被广泛应用,其主要用于提高网络小区性能。
波束斌形对于5G(NR)蜂窝通信中更加重要,它可以帮助在更高频率范围(如厘米波和毫米波中)部署5G网络;因为在这些频率范围内要实现完整的小区覆盖，必须补偿高频信号的高路径损耗。
5G(NR)网络中动态波束控制也非常重要;终端设备(UE)由于移动,其他物体(如汽车甚至人体)都会阻挡无线电波的传播影响信号传输。
下面这些例子都会影响无线通信：•固定无线接入场景中,家庭客户端设备(CPE)连接到室外5G基站(BS)。
在这种场景下波束扫描可确定使用的最佳波束。
•道路上行驶的车辆连接网络时,波束(BF)也需要动态变换(或切换)。
波束赋形对波束赋形(Beamforming)支持是5G(NR)无线网络一项基本能力,这将影响物理层和更高层资源分配和使用；这是由于无线网络基于两个基本物理资源:同步(SS/PBCH)块和信道状态信息参考信号(CSI-RS)O波束赋形(BF)基本原理是在天线阵列中使用大量天线(振子)；每个天线都可以通过移相器和衰减器进行控制；天线(振子)长度通常是无线信号波长的一半，通过调整每个天线相位以控制波束发射方向。
优化后在上行(U1)中发送相同的方向上发送(下行)波束，这意味着天线及其控制逻辑必须能够测量信号的“到达角”。
如果信号来自天线前方某一方向,则所有元件将同时接收到信号的相位前沿。
如果角度为45度,天线将接收到信号的相位前随时间扩展。
通过测量到达相位前沿与天线之间的时间延迟,可以计算到达角。
为在同一方向发送信号，发送信号相位前沿应该以相同的时间扩展发送。
相移可以在数字域或模拟域中完成。
Λ∕2antennaAttenuatorPhaseshifter二一和老朗一起宇5G5G(NR)网络中波束赋形(BF)不仅在水平方向，而且在垂直方向上能够引导波束,这也被称为3DMIMO o为了能够做到这一点天线需要放在一个正方形中,既均匀方阵(UIIifOrmSquareA1Tay-USA)中。
天线波束形状
天线波束形状
波束（wave beam）是指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状（比如说像手电筒向黑暗处射出的光束），它们由发射天线来决定其形状。
雅驰实业告诉您，按照天线波束形状，将卫星通信天线分为三类：全球波束天线、点波束天线、赋形波束天线。
1.全球波束天线是指波束覆盖地球上的整个视区。
2.点波束天线是指覆盖一个很小的区域，点波束将卫星的功率集中在一个区域，大大降低了地面便携式移动终端的功率、体积以及通信费用。
点波束技术一般是应用在卫星的远距离信息传输上面。
3.赋形波束天线是指覆盖地球上的某一个特殊形状的区域，一般用一个波束形成网络来控制，也称区域波束天线。
赋形波束通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。