多波束天线
多波束天线综述
多波束天线(MBA———Multiple Beam Antenna)由于其能够高增益地覆盖较大的地面区域而且又能根据需要调整波束形状而得到深入研究和广泛于卫星通信系统。多波束天线是能够同时产生多个子波束(点波束),从而覆盖地面上所关心的区域的天线系统,根据不同的通信需要,子波束和总波束的关系大致可分为几种情况:固定区域点波束覆盖,非固定区域点波束覆盖和赋形束覆盖。多波束天线与传统天线不同，它只在指定的区域有较高的增益值，而在其他地方增益很低，所以能减少覆盖区域外地面站对多波束系统造成的干扰，提高系统的频谱利用率和信道容量，提供有效全辐射功率和接收系统品质因素G/T值，并使卫星地面站终端设备得到简化和降低成本。另一方面，由于地球的曲率，卫星覆盖下的区域到达卫星的路径并不相等，星下点路径最短，远离星下点的区域路径较远，这就引起了远近效应的问题 对于通信卫星系统而言，等通量覆盖是保证系统性能稳定的关键因素之一 而这恰恰是多波束天线的优势 因为多波束天线是通过几个高增益的窄波束合成一个等效的高增益宽波束，所以可以通过调整每个波束的增益大小，实现对地面的等通量覆盖。
(1)固定区域点波束覆盖：
固定区域点波束覆盖是指所有的点波束彼此独立地照射地面上不同的固定区域,总的波束则覆盖有关国家和地区,这种点波束方式往往用于同步卫星通信系统,近年来也应用于同步卫星通信系统,称为所谓“凝视天线”。这种系统,当卫星移动时,天线始终照射着某一固定区域并保持波束覆盖图不变,直到该区域边缘的仰角小于最小仰角。
(2)赋形束覆盖
赋形束覆盖是指点波束在地面上相互迭加,得到的辐射方向图形成所需要的图形─赋形束,这种方式也往往用于同步卫星通信系统.赋形束的概念在二十多年前就提出来了,其天线由反射面和单个馈元或由少量的馈元组成的馈元阵组成(后者可以看成多波束天线).任何形状的方向图都可以通过设计反射面的形状,在光学口面产生所需的振幅和相位分布来实现,而 反射面的形状的设计,可用几何光学或物理光学方法.这样得到的天线称为赋形天线.图2给出了采用口面综合设计的赋形反射面天线所得到的覆盖美国大陆的方向图[6].
（美国）
日本地图全貌
实现方向图调整,得到赋形束的另一方法是调整MBA的馈元阵各辐射元激励的相位和振幅[给出了日本电报电话公司研制的多波段卫星通信天线系统Ku波段覆盖日本全境的赋形方向图。
（(3)非固定区域点波束覆盖
非固定区域点波束覆盖是指所有点波束在3dB处彼此相互连接,总波束覆盖一定面积的区域,但覆盖区域随卫星的运动而移动.这种方式往往用于非同步(低,中轨)卫星通信系统.使用这种卫星通信系统,当地面终端由于卫星的运动(和由于地面终端本身的运动)从一个点波束下移动到另一个点波束下时,由于采用了波束切换技术,通信不会受到影响.图4给出了37个点波束覆盖的示意图,美国的Odyssey,欧洲航天局的MAGSS-14移动卫星通信系统就是采用这种37束的点波束覆盖.
MBA有三种基本类型:反射式MBA,透射式MBA和直接辐射相控阵MBA.一般来说,反射式MBA和透射式MBA重量较轻,结构简单,设计技术比较成熟,因而最先得到广泛应用;相控阵MBA随着MMIC技术和固态功率放大技术的发展也应用于卫星天线.它具有一系列好于前二者的优点,如较高的口面效率,没有泄漏损失,没有口面遮挡,可靠性高等;然而其重量较重,结构和制造工艺复杂,以及功率损耗较高等缺点也是不容忽视的
当今反射面的发展在于结构高精度、成形反射面、再构形反射面以及二向色性多频段反射面的研究与开发，星上天线的再构形能力，无中间互调多波束成形网络的研制、MMIC技术，除此以外,为了减轻反射面的重量,对厘米波段采用薄壳技术;对毫米波、亚毫米波段,研究引入新材料或有源表面控制,以减轻重量和高频损耗;对于低频段,直径达20m的大型反射面必须采用可折叠的天线
2 反射式MBA和透射式MBA
反射式MBA和透射式MBA具有相似的结构,通常由聚束器件(反射镜或透镜),初级辐射器阵列(喇叭或其他天线阵列)已及其他有关组件(如馈源阵相位振幅控制器(PAC),束形成网络(BFN)等)组成,有多种类型:
—按聚束器件的数目可分为单口面式或多口面式;
—按初级辐射器的数目可分为单喇叭式或多喇叭式;
—按形成点束的方式可以分为基本成束法或增强型的成束法
因此,实际的MBA可能有多种组成方案,如单口面多喇叭反射式MBA,多口面多喇叭透射式MBA等等,基本目标是使最小覆盖区域(一个点波束内)的增益取极大值,同时兼顾低旁瓣和交叉极化电平的要求.以下着重阐述单口面设计和多口面设计、多喇叭阵列的基本成束法和增强型成束法以及反射式设计和透射式设计等几种最常用的类型的原理、结构、优缺点等有关问题。
2.1单口面设计和多口面设计
MBA的多个波束可以通过一个口面产生,也可以通过多个口面产生,分别称为单口面设计和多口面设计..研究表明,与单口面MBA相比,多口面MBA确实具有增益高,旁瓣电平低及抗干扰性能好的优点。
图5给出了单口面,三口面和四口面设计产生19个点波束的示意图.从图中可以看出,对单口面设计,所有的波束均是由同一个口面产生的,而对多口面设计,相邻的波束是通过不同的口面产生的.也就是说,同一口面产生的波束在地面是被其它口面产生的波束分隔开的.这样一来,对多口面设计,同一口面产生的波束的最小间隔(对应于两波束中心的距离或半功率宽度)就分别增加到单一口面时的3倍(对三口面)或2倍(对四口面),如图所示.较大的束间隔使得我们可以扩大喇叭口径来减小泄漏,从而提高增益和改善旁瓣水平.加拿大的一个军事卫星通信系统采用了多口面MBA,用四个介电透镜实现了全球覆盖。
研究表明,尽管多口面MBA具有增益高,旁瓣电平低及抗干扰性能好的优点,但其结构复杂,质量重,加工制造和卫星发射方面的费用较高,还可能产生由于不同口面的瞄准误差不同所引起的覆盖失真.因此,在选择使用这两种设计时,必需综合考虑各方面的因素。多口MBA的另一重要功能是提高卫星通信系统的频率利用率.例如,在图5(b)和(c)中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别代表使用不同频率的小区,频率复用率分别为3、和4。
2.2多喇叭阵列的基本成束法和增强型成束法
正如上节所述,单口面多喇叭MBA的增益比多口面多喇叭MBA的增益低,但具有结构简单,重量轻,造价低的优点,因此仍然受到重视.本节主要分析比较单口面多喇叭MBA的两种成束方法.采用单口面多喇叭系统产生多波束有两种方法:一种是比较简单的基本成束法,另一种是较为复杂的增强型成束法.图6给出了两种方法的示意图。
图6(a)所示的为基本成束法,其特点是每一波束来源于一个喇叭.这种设计的优点是结构简单,缺点是增益不高,通常要比单个喇叭时的优化峰值增益低2~3dB,这是因为要提高增益,就需要较大的喇叭口径,然而大的口径又使旁瓣水平和相邻束覆盖性能变坏.文献[14]研究了喇叭口径对天线特性的影响,指出要满足3dB的相邻束覆盖的要求将导致-19dB的高旁瓣水平;而要实现-30dB的低旁瓣水平设计又会产生-23dB的相邻束覆盖.因此,基本成束法不能同时满足低旁瓣水平和好的相邻束覆盖的要求。
增强型成束方法如图6(b)所示.每一波束是由一组喇叭产生,即每一波束是由一组喇叭中的每个喇叭产生的分波束。迭加而成的复合束.例如波束2是由喇叭1,2,3,7,8,9,19所产生的分波束的迭加.这里,由六个喇叭(7,8,9,19,3,1)成圆环状绕一个喇叭(2)组成的七元阵喇叭群是MBA常用的一种馈源阵.这种七元阵的优点在于它比基本成束法具有更多的自由度来调节优化MBA的各种性能.例如,它可以通过调节七元阵中处于圆周上的某些喇叭的振幅和相位在围绕中心束的360度方向上控制旁瓣水平,它可以通过改变各喇叭的激励来实现所需要的方向图以消除干扰和阻塞。
2.3反射式和透射式
MBA采用反射式设计还是透射式设计要按要求和所能实现的条件而定,目前两种设计都被应用.一般地说,多口面MBA较多地采用透镜式设计;单口面MBA既可采用反射式设计也可采用透射式设计.但是,文献[14]认为,对单口面MBA,透射式系统的重量至少是反射式系统的两倍,因而更多地采用反射镜式设计.反射式设计又多采用偏置结构.采用偏置结构,不仅避免了反射面对馈源的反作用,也避免了馈源对反射面的遮挡,有利于提高天线增益和降低旁瓣水平.但是由于采用了偏置,反射面必不对称,交叉极化电平会有所提高.反射面有抛物线型,双曲线型,赋型等.采用偏置双曲面镜作MBA,其缺点是口径较大,交叉极化电平较高,还有由于偏焦所引起的扫描束方向图畸变[18].目前应用较多的是辐射元置于焦面上的偏置抛物面反射镜和赋型反射镜。
2.4 MBA设计
2.4.1 一般原则：
在这种天线的设计中，首先要确定天线的几何参数，包括反射面的口径D、馈源高度h、焦距F、馈源尺寸、馈源阵尺寸等。这些可以根据所要求的增益、副瓣电平、正交极化电平及交叠电平来决定，然后再确定馈源的激励系数。多波束天线技术中,反射面天线的口径D、焦距F、喇叭尺寸以及馈源阵的排列、工作频率的选择等等,这些因素相互制约。波束设计就是用一组合适的波束来覆盖服务区。优化过程是在综合各种因素、兼顾不同需求的条件下,反复比较、筛选中完成的。
在天线设计及波束优化中需要考虑和满足下列要求:
·子波束指向星视地图上的指定位置。
·为使系统能正常运行,服务区内波束增益的起伏应控制在2dB左右。
·子波束交接电平的选择应兼顾上、下行工作频率及中心波束与边缘波束。
·高增益、低旁瓣和高波束效率的要求。
2.4.2 反射面型式和口径D的选取 一般情况下,在用反射面天线实现多波束时,为了避免由于馈源阵尺寸庞大而造成的遮挡影响,天线采用偏置抛物面形式,馈源阵处于焦平面上。
在这种天线的设计中，首先要确定天线的几何参数，包括反射面的口径D、馈源高度
h、焦距F、馈源尺寸、馈源阵尺寸等。这些可以根据所要求的增益、副瓣电平、正交极化
电平及交叠电平来决定，然后再确定馈源的激励系数。MBA的设计和性能分析是复杂而繁琐的,需要反复迭代.但是若能给出一些简单的计算公式进行初步的估算是有益的.这里给出一个单口面MBA的例子:首先,根据卫星高度和最低仰角要求可大致确定覆盖面积A(°).而单反射面多喇叭MBA的喇叭总数N(也即点波束数)则决定于所覆盖的面积A(°)及口面直径与波长比(D/λ),这里给出了一个计算公式：
对单抛物面反射式MBA,口面直径与波长比(D/λ)又依赖于半功率宽度Θo(°)和峰值旁瓣水平SL(-dB)。这里给出了一个计算公式:
其中, D为天线口径;SL为副瓣电平( - dB);θ3dB表示3dB波束宽度(°) 。
通过这两个关系式,可以确定任意两个量,例如给定A(°)、SL(-dB)和Θo(°),可确定N和D。焦距F通常选择为口径D的0·8~1·7倍，较大的F/D值使MBA有较好的扫描性能和交叉极化水平.这样就得到了MBA的基本参量。
3直接辐射相控阵MBA
直接辐射相控阵天线应用于MBA原来一直受到束形成网络(BFN)结构复杂,损耗大,重
星载数字相控阵航天环境适应性设计
星载数字相控阵航天环境适应性设计
发布时间：2022-05-13T03:19:29.967Z 来源：《福光技术》2022年10期 作者： 李景峰 孙远涛[导读] 相控阵通过电子控制阵列中各单元的幅相权值，实现波束的方向、形状、功率分配等参数的无惯性改变，具有捷变、灵活、可靠性高等优势，在通信卫星天线中的应用占比逐渐扩大。
中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽合肥 230088
摘要：本文针对新体制、新技术、新器件的星载数字多波束相控阵，开展了包括力、热、辐照、电磁兼容等方面的航天环境适应性设计，使其在寿命期内预计遇到的各种环境的作用下，能实现所有预定功能和性能。
关键词：航天、数字相控阵、环境适应性设计
中图分类号: TN927.2 文献标志码: A 文章编号: Environmental Worthiness Design of Satellite-borne Digital Phased Array Li Jingfeng, SunYuantao
（The 38th Research Institute of CETC, Hefei 230088, China)） Abstract: Aiming at the satellite-borne digital phased array with new structure, new technology and new decives, this paper carries out theenvironmental worthiness design, including mechanical design, thermal design, radiation-tolerant design and electromagnetic compatibility design. Keywords:Aerospace Product; Digital Phased Array; Environmental Worthiness Design
小倾角GE O卫星多波束天线覆盖特性优化
中国空间科学技术
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２Ｏ１４年２月
第１期
小倾角ＧＥＯ卫星多波束天线覆盖特性优化
陈余军 周志成 曲广吉
（中国空间技术研究院，北京１０００８６）
摘要 从轨道、天线和指向控制角度，对小倾角轨道ＧＥＯ卫星多波束天线对地覆盖
特性进行建模仿真和优化研究。首先对小倾角轨道、天线波束安装与排布、倾斜轨道控制
以及波束动态指向等问题进行了理论分析与建模，得到了基于姿态偏置控制的天线动态覆
盖计算模型；接着构造了天线覆盖性能的评估指标，并从指向角度建立了覆盖特性优化模
型；最后，工程算例仿真表明，通过天线指向优化既可以解决覆盖问题，又能改善对服务
区的覆盖特性。研究结果表明，文中建立用于覆盖计算、评估和优化的模型合理正确，可
用于天线覆盖仿真。
关键词 小倾角轨道；姿态偏置控制；多波束天线；覆盖特性优化；建模；仿真；
地球同步轨道卫星
ＤＯＩ：１０．３７８０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—７５８Ｘ．２０１４．Ｏ１．００２
１ 引言
目前，世界上区域性移动通信主要采用静止轨道通信卫星，为节省燃料或延长寿命或增加有效
载荷规模，通常采用小倾角轨道方案；然而，小倾角轨道方案同时也带来了整星输出功率下降、服
务区覆盖漂移、部分地区通信仰角变小以及多普勒频移等问题，大大增加了卫星总体设计的复杂
度，且需要从多学科角度进行综合协调设计。
国内外已有不少上述问题的相关研究，文献［１］给出了提高地球同步轨道通信卫星天线覆盖特
性的方法，提出了用于小倾角轨道的星上自主控制和基于地面站的闭环控制两种指向控制策略；文
献［２］讨论了地球同步卫星轨道漂移对天线指向的影响，给出了通信天线指向变化的规律以及相应
的天线指向调整策略；文献［３—５］进行了多波束天线覆盖区域的建模与仿真。上述研究或仅针对单
一波束、或不含姿态参数，或未考虑姿态控制，多数为单一性研究。
本文针对小倾角轨道ＧＥＯ卫星的多波束天线覆盖问题，从数学本质出发研究小倾角轨道下的
多波束智能天线GSM系统融合技术研究
第２２卷第２期 ２００２年６月 南京邮电学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｃ￣ｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２００２
文章编号：１０００—１９７２（２００２）０２—０００６—０５
多波束智能天线ＧＳＭ系统融合技术研究
邵世祥，杨福慧，吴志忠
（南京邮电学院通信工程系，江苏南京２１０００３）
摘要：根据ＧＳＭ系统的实际应用，对多波束智能天线在现有ＧＳＭ移动通信系统中的性能改善及其融 合方案进行了研究论证，建立了多波束智能天线ＧＳＭ系统融合方案模型，为多波束智能天线与现 有移动通信系统的融合奠定了基础。 关键词：移动通信系统；多波束智能天线；融合技术 中图分类号：ＴＮ９２９．５：ＴＮ９１１．４ 文献标识码：Ａ
１ 引 言
目前移动通信基站使用的天线大多数为扇区天 线，用于覆盖１２０。扇区。基站与移动用户通信时，
天线的功率大部分消耗在整个覆盖小区的传输中， 而且会造成大量的同频干扰，限制了系统容量的增 长。在蜂窝移动通信系统中引入智能天线，可以显 著降低移动通信网的干扰，从而提高系统的容量。
智能天线分为两种：波束转换智能天线和自适 应数字处理技术的智能天线。它们各自使用的技术 分别为波束转换（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｂｅａｍ）技术和自适应空间 数字处￣（ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）技术。 波束转换天线采用分区寻呼的方式，就是把天 线的波束分成多个不同角度的分区。波束转换天线
在分区的基础上向用户方向发送多个波束，通过测 量各个波束的信号强度跟踪移动用户，能在移动用
户移动时逐个转换波束，并且能较好地抑制干扰，提 高服务质量。
自适应数字处理技术的智能天线是利用数字信 号处理的算法去测量不同波束的信号强度，因而能
动态地改变波束，使天线的传输功率集中。应用空 间处理技术可以增强信号能力，使多个用户共同使
Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线
Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线
Xue Fei;Lang Huaqing;Yang Lina
【摘 要】利用基片集成波导结构完成Ka波段罗特曼透镜仿真设计.在设计中基于罗特曼透镜原理与基片集成波导,利用Matlab在HFSS中得到罗特曼透镜轮廓及透镜的结构中旁壁形状,并对基片集成波导缝隙阵列天线进行设计比较,完成对15×32槽多波束阵列天线的设计,设计了一个单层基片集成波导-金属波导垂直转接的结构.最后, 将各个部分结合在一起, 完成中心频点为35 GHz基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线设计,其带宽为600 MHz,增益为27. 1 dB,扫描角度为90°.
【期刊名称】《航空兵器》
【年(卷),期】2019(026)003
【总页数】6页(P56-61)
【关键词】基片集成波导;罗特曼透镜;缝隙天线;多波束阵列天线
【作 者】Xue Fei;Lang Huaqing;Yang Lina
【作者单位】
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ765.3;TN820
0 引 言
随着毫米波高频段系统的发展，平面化、集成化对传统天线的设计提出了更高要求，即需要开发出高性能、低成本的平面阵列天线。基片集成波导结合了普通平面电路和金属波导的双重优点，能满足现代波束成型网络对性能、外形、重量、加工工艺、成本等诸多方面的要求[1-3]。
多波束天线形成有相控阵天线和透镜天线两种类型[4]。透镜天线利用同一天线口径形成多个独立且相互重叠的窄波束,虽然其调零分辨率不及相控阵天线,但可以实现波束的最佳空域覆盖,而相控阵天线需要大量集成移相器、功分器或定向耦合器,实现起来非常复杂。罗特曼透镜则能形成多个波束，覆盖很宽的角度范围、增益高，是经典波束形成网络之一。现有的罗特曼透镜主要基于微带形式设计实现[5-8]，由于微带在高频损耗较大且设计较为复杂，因此本文将基片集成波导技术与罗特曼透镜结合，实现Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线。
环栅型宽带多波束相控阵天线初探
・４３８・ 现代导航 ２０１１焦
环栅型宽带多波束相控阵天线初探
李长源
（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安７１００６８）
摘要：抛物透镜式天线利用其馈源偏置特性可同时产生多波束，当透镜为环栅型相控阵形 式时，该组合天线即成为同时多波束相控阵天线，因此研究该型天线的特性，具有非常重要的使
用价值。 关键词：环栅型；抛物面；有限扫描相控阵；透镜；波束偏移
中图分类号：ＴＮ８２３ １５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４．７９７６．（２０１１）０６．４３８．０６
Ｒｉｎｇ－－Ｇａｔｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｍｕｌｔｉ－－Ｂｅａｍ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ
ＬＩ Ｃｈａｎｇｙｕａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｌｅｎｓ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ ｏｆｆｓｅｔ ｆｅｅｄ ｃａｎ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｍｕｌｔｉ—ｂｅａｍ ａｔ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｉｎｇ－ｇａｔｅ ｌｅｎｓ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ａ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｍｕｌｔｉ—ｂｅａｍ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｒｉｎｇ—Ｇａｔｅ；Ｐａｒａｂｏｌｏｉｄ；Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓｃａｎ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ；Ｌｅｎｓ；Ｂｅａｍ Ｏｆｆｓｅｔ
相控阵天线【１．４】波束捷变为雷达系统提供了多
目标、高数据率、高精度及多功能等多项技术，能
满足现代雷达的技术需求，因而它越来越受到人们
的重视。但当这样的相控阵天线又能支持超宽带同
时具有多波束特性时 ，它为雷达的目标搜索和截获
又节省了时间资源，这些需求正是防御系统，特别
是它既能快速广域截获己方炮弹位置，又能精密跟 踪敌方目标信息，是系统迫切需求的一种高性能天
基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计
基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计
权钰;李想;王昊;陶诗飞;曹建银;丁振东
【期刊名称】《南京理工大学学报》
【年(卷),期】2024(48)1
【摘 要】为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。接着,设计了基于脊间隙波导的双层和单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。
【总页数】8页(P88-95)
【作 者】权钰;李想;王昊;陶诗飞;曹建银;丁振东
【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院;电磁空间认知与智能控制技术实验室
【正文语种】中 文
【中图分类】TN822
【相关文献】 1.具备阻抗和低副瓣宽带特性的脊波导缝隙阵列天线设计2.基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计3.L波段双脊裂缝波导低副瓣阵列天线的设计4.毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线设计5.宽带低副瓣单脊波导裂缝阵天线设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
卫星监测多波束天线技术研究
电波卫士Radio Wave Guard
2017.08数字通信世界
63馈源介质透镜1 引言
多波束天线能实现一副天线同时接收多路信
号的功能，在卫星监测中开始得到越来越广泛的应
用。目前，多波束天线在星载天线上得到了较为广泛
的运用，而地球站天线由于较高增益要求使用多波
束天线的成本仍然较高，导致运用不够广泛。随着卫
星数量的爆炸性增长，及天线成本的下降，未来多
波束天线将是卫星监测天线的主流天线技术之一。
2 多波束天线
2.1 多波束天线的定义
多波束天线是指能产生多个高增益波束的天
线，这些波束（称为元波束）可以合成一个或几个成
形波束，以覆盖特定的空域。目前多波束天线主要
有三种形态：透镜式、反射面式、相控阵式等三种基本形式，此外，还有以相控阵作为反射面或透镜
馈源的混合形式。
2.2 透镜式多波束天线
利用透镜把馈源所辐射的能量汇聚起来形成一
个锐波束，当透镜焦点附近设置多个馈源时，便相应
形成指向不同的多个元波束。其工作原理如图1所示。
作者简介：蔡鸿昀，本科，助理工程师，主要从事无线电监测、卫星干扰源上行站定位以及卫星监测设备维护工作，主要研究方向为卫星监测新技术、天
线技术研究等。
李思静，本科，工程师，主要从事无线电监测、短波监测定位以及卫星干扰源上行定位工作，主要研究方向为短波监测新技术、信号分析等。
周 平，硕士研究生，工程师，主要从事无线电监测、卫星干扰源上行站定位工作，主要研究方向为卫星监测新技术、
天线技术等。卫星监测多波束天线技术研究
蔡鸿昀，李思静，周 平
（国家无线电监测中心深圳监测站，深圳 518120）
摘要：本文综述了三种主要形态的多波束天线，并分别给出其工作原理图，对三种基本多波束天线进行了性能比较。
关键词：多波束天线；卫星监测；相控阵天线
doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.08.026
中图分类号：TN82 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2017）08-0063-05
Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线 2
阅韵陨院员园援员圆员猿圆辕陨杂杂晕援员远苑猿原缘园源愿援圆园员怨援园园员源运葬波段基片集成波导罗特曼透镜
多波束阵列天线
薛摇飞鄢袁稂华清袁杨丽娜渊中国空空导弹研究院袁河南洛阳摇源苑员园园怨冤摇摇摘摇要院利用基片集成波导结构完成运葬波段罗特曼透镜仿真设计遥在设计中基于罗特曼透镜原理与基片集成波导袁利用酝葬贼造葬遭在匀云杂杂中得到罗特曼透镜轮廓及透镜的结构中旁壁形状袁并对基片集成波导缝隙阵列天线进行设计比较袁完成对员缘伊猿圆槽多波束阵列天线的设计袁设计了一个单层基片集成波导原金属波导垂直转接的结构遥最后袁将各个部分结合在一起袁完成中心频点为猿缘郧匀扎基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线设计袁其带宽为远园园酝匀扎袁增益为圆苑援员凿月袁扫描角度为怨园毅遥关键词院基片集成波导曰罗特曼透镜曰缝隙天线曰多波束阵列天线中图分类号院栽允苑远缘援猿曰栽晕愿圆园文献标识码院粤文章编号院员远苑猿原缘园源愿渊圆园员怨冤园猿原园园缘远原园远
园摇引摇摇言
随着毫米波高频段系统的发展袁平面化尧集成化对传统天线的设计提出了更高要求袁即需要开发出高性能尧低成本的平面阵列天线遥基片集成波导结合了普通平面电路和金属波导的双重优点袁能满足现代波束成型网络对性能尧外形尧重量尧加工工艺尧成本等诸多方面的要求咱员原猿暂遥多波束天线形成有相控阵天线和透镜天线两种类型咱源暂遥透镜天线利用同一天线口径形成多个独立且相互重叠的窄波束袁虽然其调零分辨率不及相控阵天线袁但可以实现波束的最佳空域覆盖袁而相控阵天线需要大量集成移相器尧功分器或定向耦合器袁实现起来非常复杂遥罗特曼透镜则能形成多个波束袁覆盖很宽的角度范围尧增益高袁是经典波束形成网络之一遥现有的罗特曼透镜主要基于微带形式设计实现咱缘原愿暂袁由于微带在高频损耗较大且设计较为复杂袁因此本文将基片集成波导技术与罗特曼透镜结合袁实现运葬波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线遥员摇基片集成波导
基片集成波导技术是一种新型波导结构袁如图员所示遥其基本结构是上下底面为金属层袁中间为低损耗介质基片袁然后在介质上添加两排金属化通孔或者金属柱袁这样就可以在介质基片上实现传统的金属波导传输特性咱怨暂遥
一种高增益多波束反射面天线设计
２０１０年第４期 总第１１２期 通 信 Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ 对 抗 Ｃ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ Ｎｏ．４ ２０１０ Ｓｕｍ．１１２
一种高增益多波束反射面天线设计
李保明，王玉峰
（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴３１４０３３）
摘 要：设计了一种Ｋａ频段的宽角覆盖高增益多波束反射面天线。该天线采用双模圆锥喇叭作 为馈源，以形成旋转性能良好的辐射方向图，且具有较小的口径，易于实现小间距组阵，提高各独立波
束间的交叠电平以保证对服务区域的良好覆盖性能；采用具有高波束拟合效率的六边形馈源阵，以获
得全球服务区域内的良好覆盖；通过馈源的横向偏焦，实现反射面天线的宽角覆盖。仿真结果表明，该
多波束反射面天线在３０￣３１．４ＧＨｚ的工作频段内覆盖了±７．５。的服务区域，且在覆盖区内的增益达到
３８．５ｄＢ，实现了地球同步轨道上准全球宽视角区域的高增益覆盖。 关键词：多波束；双模喇叭；反射面天线；偏置反射面天线
Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｇａｉｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｂｅａｍ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ａｎｔｅｎｎａ
ＬＩ Ｂａｏ－ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙｕ－ｆｅｎｇ
（，ｖｏ．３６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｊｉａｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１４０３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｗｉｄｅ ａｎｇｌｅ ｃｏｖｅｒａｇｅ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ａｎｔｅｎｎａ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｂｅａｍ ａｎｄ ｈｉｉｇｈ ｇａｉｎ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ Ｋａ
ｂａｎｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｄｕａｌ—ｍｏｄｅ—ｔａｐｅｒ ｈｏｒｎ ｉｓ ａｐｐｈｅｄ ｔｏ ｆｅｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｓｈａｐｉｎｇ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｒｅ—
ｖｏｌｖｉｎｇ ｒａｄｉａｔｉｏｎａｌ ｐａｔｔｅｒｎ．Ａｎｄ ａｌｓｏ，ｈｔｔｌｅ ａｒｒａｙ ｓｐａｃｅ ｗｉｌｌ ｃｏｍｅ ｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅｓｓｅｒ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｎ ｆｏｒ ｅｎ—
数字多波束天线精密测距精度分析
数字多波束天线精密测距精度分析
尹继凯;蔚保国
【摘 要】Considering the problem of multi-channel signal processing of
digital multi-beam antennas in ranging applications,the influence of
element phase center,array phase center,channel delay differences and
antenna aperture transition time on ranging accuracy is analyzed,the
relationship between channel delay differences and beam ranging results
is given,and the test results are presented.It is shown that in a certain
range,beam ranging error is the statistical average of channel delay
differences,and so the beam ranging accuracy can be improved.%针对数字多波束天线在精密测距应用中所遇到的多通道信号合成处理问题,分析了单元天线相位中心、阵列天线相位中心、通道间时延不一致性和天线孔径渡越时延对测距精度的影响,给出了通道间时延偏差与合成波束测距结果之间的关系,并进行了试验验证。研究表明：在一定范围内,各通道的时延偏差在波束形成输出端体现为统计平均效果,合成波束的整体测距误差会因统计平均效果而得到改善,合成波束测距误差也可以由通道时延的偏差来估计。
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2012(042)003