同时多波束相控阵天线技术

宽带多波束星载相控阵天线技术
何凌云;梁宇宏
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2024(50)6
【摘要】为了满足星载Ka波段相控阵天线瞬时工作带宽大、同时多波束的需求,设计了一种基于子阵内相移和子阵间延迟的宽带模拟多波束相控阵天线。

设计的28×28单元阵列分为4个子阵列结构,子阵列内的每个单元使用移相器,子阵列之间使用延迟线。

这种移相器和延迟线的组合控制方案可以实现相控阵天线的宽带广角扫描。

仿真结果表明,在800 MHz的瞬时工作带宽和±54°的扫描角下,所提出的天线的指向精度偏差不超过0.4°,增益恶化不超过0.5 dB。

同时,采用封装天线(AiP)架构实现了天线的轻薄化、集成化,适用于宽带多波束星载相控阵天线的设计。

【总页数】7页(P77-83)
【作者】何凌云;梁宇宏
【作者单位】中国西南电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.星载多波束相控阵天线设计与综合优化技术研究
2.可重构星载多波束相控阵天线设计与实现
3.基于子阵列的低轨星载多波束相控阵天线的设计与实现
4.星载多波束相控阵馈电反射面天线研究
5.某星载多波束相控阵天线结构设计与分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于多频点多波束的相控阵雷达天线接收测量方法摘要相控阵雷达天线工作频点多、波束指向角度多，天线的暗室测试工作量大。

传统相控阵雷达天线测试方法采用固定频点固定波束天线测试方法，测试效率低、周期长。

本文提出多频点多波束的相控阵雷达天线接收测量方法可大幅度提高天线测试的速度、缩短天线测试周期。

【关键词】相控阵雷达天线测试多频点多波束相控阵雷达天线接收测试主要进行天线的接收和通道增益、接收和通道波束宽度、接收和通道副瓣水平、接收差通道零深和接收差通道零深零位等指标的校正和测试。

这些指标影响到雷达的威力范围和雷达角度探测的精度，因此进行相控阵雷达天线的校正和测试十分重要。

目前，常用的相控阵雷达天线测试方法是固定波束和固定频点的暗室近场测试方法。

由于相控阵雷达天线波束指向多、工作频点多，采用固定波束和固定频点的暗室近场测试方法测试工作量大、效率比较低。

本文分析固定波束和固定频点的暗室近场天线接收测量方法存在的问题，提出高效的多波束和多频点的暗室近场天线接收测量方法，大幅度提高相控阵雷达天线的暗室近场测试效率。

1 传统相控阵雷达天线接收测量方法目前，相控阵雷达天线接收测试采用单频点单波束近场反演测试方法，测试方案具体如下：相控阵雷达天线阵的和通道和差通道按图1引出来，在雷达接收校正测试模式时，和、差通道的连接开关与雷达系统连接，开展雷达的接收校正；在雷达接收?y试模式时，和、差通道的连接开关与天线测试系统连接，开展雷达的接收暗室测试。

脉冲发生器利用雷达的工作时序调节脉冲信号，作为暗室测试的数据采集同步信号。

假设相控阵雷达工作模式控制时序负脉冲信号的重频为500Hz，脉宽80us，每个波束10个脉冲。

暗室天线测试时，利用脉冲发生器把雷达系统送过来的工作模式时序负脉冲信号转换成正脉冲，展宽和延迟，作为暗室测试系统的采样同步信号。

此外，传统相控阵雷达天线接收测量方法在测试前设置好固定频点和固定波束信息，如图2所示，即可进去接收校正和测试环节。

多波束天线应用研究作者：邓阳来源：《探索科学》2015年第11期摘要：随着网络规模的不断变大，容量问题、干扰问题和深度覆盖问题也不断显现。

传统天线只能覆盖单个方向，提供单小区容量及覆盖需要。

多波束天线能在单天线中提供多个锐波波束，在提升深度覆盖的同时可提升网络容量。

关键词：多波束天线，容量问题，覆盖，干扰一、多波束天线概念多波束天线是能够产生多个锐波束的天线，这些锐波束可以合成一个或几个成形波束，以覆盖特定的区域。

多波束天线（multi beam antenna）是能产生多个锐波束的天线。

这些锐波束（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。

多波束天线有透镜式、反射面式和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。

二、多波束天线特点多波束天线具有以下几个特点：①元波束窄而且增益高，若用多个发射机同时向各波束馈电，可获得较远的作用距离；②合成波束能覆盖特定形状的空域；③能以组合馈源方式实现低旁瓣。

多波束天线不但用于雷达系统，从60年代中后期以来已在卫星通信和电子对抗等技术领域获得应用，成为改进卫星通信系统性能的一项关键性技术，也是现代电子对抗中分选大量目标的一种重要手段。

多波束天线产品，单个天线可以提供相当于传统天线多倍的网络容量，适用于高校校园、广场、火车站、城中村等人口密集的区域。

由单个天线产生三个或五个双极化极窄波束，应用于小区分裂扩容。

同时，因该产品各波束间具有足够高的隔离度，可在实际应用中实现精确覆盖及具有良好抗干扰性能。

三、多波束天线试试效果最终根据多波束天线的适用特点，选择双流的黄河路1800M基站的5小区进行试点。

黄河路基站地处工业园区和工人宿舍区，尤其晚间话务和数据业务经常出现拥塞，经常出现最差小区，且配置较大，不易扩容。

1、多波束天线实施情况双流黄河路1800M于2013年4月11日进行天线改造，4小区和6小区保留不变，5小区使用多波束天线技术，由原来的8载频单独改造成8/8/8的三小区单独站点，方位角由原来5小区的180度改为210度（三个小区相同方向）。

一种双波束相控阵天线的设计与实现邬树纯;倪文俊【摘要】介绍了一种双波束相控阵天线,阐述了其工作原理、设计方法及实测结果.该天线阵工作于P波段,用于雷达干扰发射系统,发射波束为方位同时双波束,并且每个波束均可独立电扫描,实现了同时对多目标、多方位的雷达干扰.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2014(037)003【总页数】5页(P85-89)【关键词】相控阵;多波束;波束扫描;雷达干扰【作者】邬树纯;倪文俊【作者单位】中国电子科技集团公司51所,上海201802;中国电子科技集团公司51所,上海201802【正文语种】中文【中图分类】TN821.80 引言目前各国大量应用的雷达干扰系统，大多采用单波束天线。

此类系统波束指向单一，通过机械转动实现波束在空间的扫描。

由于雷达体制的不断改进和升级，雷达部署越来越密集，对雷达干扰系统也提出了更高的要求，其中多方位、多目标同时干扰就是摆在雷达干扰系统面前的一个具体问题。

因此，同时多波束雷达干扰技术近年来倍受推崇。

多波束是指天线向空中辐射的电磁波是由多个波束组成，每个波束覆盖一定的空域，从而满足对同时多方位、多目标的覆盖需求。

对于相控阵天线，仅通过改变馈入天线单元的相位即可使波束扫描，实现波束捷变。

本文详细介绍了一种用于雷达干扰发射系统的双波束相控阵天线的设计与工程实现。

该相控阵天线的主要技术指标为：工作频率：P波段；极化：斜45°极化；增益：≥21dBi；波束宽度：25°×6°（方位×俯仰，中心频率）；波束数：2个（同时）；扫描角度：0°、±12.2°、±25°、±40°7个固定波束。

1 基本原理1.1 相控阵天线原理图1为一个N单元的均匀直线阵列［1－2］。

为讨论方便起见，假定该线阵位于一个直角坐标系内。

线阵中第i个天线单元的激励电流为Ii（i＝0，1，…，N－1），每个天线单元所辐射的电场强度与其激励电流成正比。

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。

相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达是一种高分辨率雷达技术，在军事、民用和科研领域得到广泛应用。

相控阵雷达通过控制阵列中每个元件的相位和振幅，实现对目标的成像和测距。

在相控阵雷达中，采用多波束成像算法可以提高雷达的成像分辨率和目标识别能力。

多波束成像算法是指通过同时发射多个波束，接收多个回波信号，然后将这些信号进行处理和重组，得到高分辨率的成像结果。

多波束成像算法可以包括波束形成、波束跟踪和多波束合成等过程。

波束形成是指通过控制阵列中每个元件的相位和振幅，产生一组方向不同的波束；波束跟踪是指通过对回波信号进行处理，确定回波信号来自哪个波束；多波束合成是指将多个波束的回波信号进行加权叠加，得到高分辨率的成像结果。

多波束成像算法可以有效提高雷达的成像分辨率和目标识别能力，在复杂环境下具有较强的抗干扰性能。

同时，多波束成像算法也存在一些问题，如计算复杂度高、实时性差等。

因此，在实际应用中需要综合考虑多种因素，选择合适的算法和参数，以达到最佳的成像效果。

- 1 -。

多波束形成技术在相控阵雷达中的应用摘要：多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。

本次研究说明了多波束形成技术在相控阵雷达中的应用方法。

关键词：多波束形成技术；相控阵雷达相控阵雷达的功能需要用多波束的形式实现，如果多波束的性能良好，相控雷达的性能就会良好，人们要提高相控阵雷达的性能，就要提高多波束形成技术的质量。

本次研究将说明在相控阵雷达中多波事形成技术的应用。

一，多波束形成技术对相控阵雷达的影响相控阵雷达是应用发射电子波束的方式探测信息的一种设备，应用波束可以让雷达发射信息和接受信息。

相控阵雷达应用的波束与过去的机械扫描波束的区别为，它能灵活的控制波束的频率和相位，使波束的应用能恰到好处。

多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。

二，多波束形成技术对相控阵雷达的优化1，优化雷达的性能相控阵雷达工作的目的是搜索各种探测目标，它包含固定目标、隐藏目标、移动目标等，它的工作原理如下：它将天线的辐射功能射置在主瓣最大值的附近，然后依某种目的集中发射波束，可以说相探阵雷达的性能与多波束宽度有紧密的联系。

工公式（1）中，就是多波束开成的孔径面积。

以这公式可以看到，该数值越大，雷达工作的范围越大。

由于多波束形成的孔径能够决定相控阵雷达的性能，所以目前相控阵雷达普遍的应用大孔径的多波束形成光束。

目前国外已经开始研究空间载预警的雷达，这种雷达的探测目的是探测外太空中的事物，该雷达的多波束孔径宽度为300米。

而天线的波束宽却只有0.017度，由此可见提高多波束孔径提高相控阵雷达的性能的认知已被人们广泛应用。

2，化化雷达的数据率所谓的数据率，是指两次相邻的搜索时间中的一个倒数，如果这个倒数值越大，即意味中间间隔的时间越长，其相控阵雷达传输的性能越低；若两个间隔值越短，则意味着雷达的传输性能越高。

若要让相控阵雷达的性能提高，就要提高相控阵雷达的传输数据率。

相控阵雷达多波束形成成像算法介绍相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种通过调控天线元件的相位实现波束形成和指向控制的雷达系统。

多波束形成是相控阵雷达的重要功能之一，它可以实现对多个目标同时进行跟踪和监测。

成像算法是多波束形成过程中的核心技术，通过对采集的多个波束数据进行处理，可以实现高分辨率的目标图像重建。

多波束形成原理多波束形成（Multiple Beamforming）是指相控阵雷达通过控制天线元件的相位和振幅，使得形成多个波束同时向不同的方向发射和接收雷达信号。

每个波束可以对应一个目标，通过对多个波束数据的处理，可以实现对多个目标同时进行探测和跟踪。

多波束形成的原理主要包括以下几个步骤：1.相位控制：通过调整天线元件的相位，使得不同天线的辐射场在特定方向上达到相干叠加，形成一个波束向目标方向传输能量。

2.叠加和幅度调控：通过对多个波束的接收信号进行叠加，并对每个波束的幅度进行调控，以实现不同目标的加权处理。

3.信号处理：对叠加后的信号进行滤波、频谱分析等处理，提取目标信息并进行跟踪和监测。

成像算法成像算法是多波束形成过程中的核心技术，它通过对采集的多个波束数据进行处理，以实现目标图像的重建和显示。

常用的成像算法包括：1. 空时波束形成（Space-Time Beamforming）空时波束形成是一种基于频域处理的成像算法，它主要包括以下几个步骤：•将采集到的多个波束数据进行傅里叶变换，得到频域数据。

•对频域数据进行波束形成，即通过对不同频率分量的相位进行调控，使得能量聚焦在目标方向上。

•对各个频率分量的波束形成结果进行加权叠加，得到最终的空时波束。

空时波束形成算法能够有效地抑制杂波和干扰，提高目标的分辨率和检测性能。

2. 压缩感知成像（Compressive Sensing Imaging）压缩感知成像是一种基于稀疏表示的成像算法，它利用目标在稀疏表示下的特性，通过采集少量的波束数据来重建目标图像。

多波束测量实施方案多波束测量是一种用于测量远距离目标的技术，它通过同时使用多个波束来对目标进行定位和跟踪。

在实际应用中，多波束测量可以用于雷达、通信、声纳等领域，能够提高系统的性能和精度。

本文将介绍多波束测量的实施方案，包括系统架构、信号处理、算法优化等内容。

系统架构。

多波束测量系统的架构包括传感器、信号处理器和控制器等组件。

传感器负责接收目标的信号，并将其转换为电信号；信号处理器则对接收到的信号进行处理和分析，提取目标的特征信息；控制器则负责协调传感器和信号处理器的工作，实现多波束的协同工作。

信号处理。

在多波束测量中，信号处理是至关重要的环节。

传感器接收到的信号可能受到噪声、干扰等影响，因此需要进行滤波、增益控制等处理，以提高信噪比；同时，还需要对接收到的信号进行波束形成和波束跟踪，实现对目标的定位和跟踪。

算法优化。

为了提高多波束测量系统的性能，需要对信号处理算法进行优化。

例如，可以采用自适应波束形成算法，根据目标的特性自动调整波束形成参数，提高系统的灵敏度和抗干扰能力；同时，还可以采用多波束跟踪算法，实现对目标的高精度跟踪。

实施方案。

在实际应用中，多波束测量系统需要根据具体的场景和需求进行定制化设计。

例如，在雷达领域，可以采用相控阵天线实现多波束测量；在通信领域，可以采用多天线系统实现多波束信号接收和处理。

同时，还需要根据目标的特性和环境的影响进行参数调整和优化，以实现系统的最佳性能。

总结。

多波束测量是一种重要的远距离目标测量技术，它在雷达、通信、声纳等领域具有广泛的应用前景。

通过合理的系统架构、信号处理和算法优化，可以实现多波束测量系统的高性能和高精度。

在实际应用中，需要根据具体的场景和需求进行定制化设计和实施，以实现系统的最佳性能和效果。

以上就是关于多波束测量实施方案的介绍，希望能为相关领域的工程师和研究人员提供一些参考和帮助。

多波束测量技术的不断发展和完善，将为远距离目标测量领域带来更多的创新和突破。

相控阵通信技术-回复相控阵通信技术（Phased Array Communication Technology）引言相控阵通信技术是一种基于相控阵天线的通信系统，具有高速、高效、灵活、可靠等特点，广泛应用于雷达、卫星通信、航空航天以及无线通信等领域。

本文将从相控阵通信技术的原理、工作机制、应用以及未来发展等方面进行介绍和分析。

一、相控阵通信技术原理与工作机制1. 相控阵天线原理相控阵天线是由多个天线组成的阵列，通过调整每个单元天线的相位和振幅，形成一个可控的辐射和接收模式。

其核心是通过改变各个单元天线的相位来实现波束的产生与调控。

相控阵天线可以实现电波的多波束形成，具有快速定向、抗干扰能力强的特点。

2. 工作原理相控阵通信系统通过上千个天线单元组成的阵列，分别接收和发射电磁波，通过计算相位差和振幅差来控制波束方向和形状。

通过调整每个单元天线的相位，可以实现信号的合成和动态调整，以实现定向传输和接收。

相控阵通信技术可以在不改变传感器方向的情况下，改变相对于传感器方向的主瓣方向，提高通信效果和系统的鲁棒性。

二、相控阵通信技术的应用1. 雷达系统相控阵通信技术在雷达系统中被广泛应用。

相对于传统的机械扫描雷达，相控阵雷达具有扫描速度快、抗干扰能力强、精确定位等优点。

相控阵通信技术使雷达系统具有更高的精度和灵活性，可以实现对目标的快速跟踪和准确定位。

2. 卫星通信相控阵通信技术在卫星通信系统中也具有重要应用。

相控阵天线可以快速切换和定向，提高卫星通信系统的信号传输速率和覆盖范围。

相控阵通信技术可以增加卫星对地面用户的可见性，提高通信质量，从而提供更加稳定和高效的卫星通信服务。

3. 无线通信相控阵通信技术也被应用于无线通信系统中，如5G通信技术。

相控阵天线可以实现多波束形成，提高信号接收和传输速率。

相控阵通信技术可以适应复杂和多变的无线环境，在高速移动的场景中具有更好的通信效果。

相控阵通信技术为无线通信系统的容量和覆盖范围提供了突破口。

多波束的应用多波束是一种无线通信技术，可以同时向多个方向传输和接收信号。

它在许多领域有着广泛的应用，如无线通信、雷达、卫星通信等。

本文将从多个方面介绍多波束的应用。

多波束在无线通信领域有着重要的应用。

在传统的无线通信系统中，天线通常只能向一个方向传输信号。

而多波束技术可以使天线同时向多个方向发送和接收信号，从而提高通信的容量和效率。

例如，在移动通信系统中，多波束可以使基站同时与多个移动设备进行通信，从而提高网络的吞吐量和覆盖范围。

多波束在雷达系统中也有着重要的应用。

雷达系统通常用于探测和跟踪目标，传统的雷达天线只能向一个方向发射和接收信号。

而多波束雷达可以同时向多个方向发射和接收信号，从而提高目标的探测能力和跟踪精度。

多波束雷达可以在短时间内扫描整个空域，实现对多个目标的同时跟踪和定位。

多波束技术在卫星通信领域也有着广泛的应用。

卫星通信系统通常需要覆盖广阔的区域，传统的卫星天线只能向一个方向传输信号，无法满足覆盖范围的要求。

而多波束卫星可以通过多个波束同时向不同的区域传输信号，从而实现对广阔区域的覆盖。

这种方式可以提高卫星通信系统的容量和覆盖范围，同时降低用户的通信成本。

多波束还可以在无线网络中实现波束赋形技术。

波束赋形技术可以使无线信号聚焦在特定的方向上，从而提高信号的传输距离和质量。

通过使用多个波束，可以在不同的方向上同时进行波束赋形，进一步增强信号的传输能力。

这种技术在室内无线网络和城市热点区域的覆盖中具有重要的应用价值。

多波束技术在无线通信、雷达、卫星通信等领域都有着广泛的应用。

它可以同时向多个方向传输和接收信号，从而提高通信的容量和效率。

随着无线通信和雷达等领域的不断发展，多波束技术将会有更多的应用场景和发展空间。

我们可以期待，多波束技术将会在未来的无线通信和雷达系统中发挥越来越重要的作用。