一、簡介

多波束天線可以在不同掃描角度生成多個獨立指向的波束，每個波束均可以實現高增益。

根據多波束天線工作原理及結構的不同可分成三類：基於反射面的多波束天 線、基於透鏡的多波束天線、基於波束形成網絡的多波束天線。

1.1基於反射面的多波束天線

基於反射面的多波束天線采用連續口徑的金屬反射面準光學器件生成多個不同角度指向的波束。

其基本結構如圖所示，包含多個饋源天線和一個金屬反射面。饋源天線被放置在反射面多波束天線的焦點附近，對不同的饋源天線饋電可 以生成不同角度指向的波束。反射面多波束天線研究時間較長，相對最為成熟， 其具有高增益、低副瓣、結構簡單等優勢。但是饋源會對該多波束天線生成的各個波束產生遮擋，造成方向圖畸變。並且反射面多波束天線掃描角度較大時副瓣會升高、波束寬度增加、增益下降，所以其一般用於小角度掃描。

1.2基於透鏡的多波束天線

基於透鏡的多波束天線是近年流行的另一種多波束天線形式，圖 1-3 是其基本結構。典型的透鏡多波束天線具有連續輻射口徑，其一端由饋源天線饋入電磁能量，另一端則是輻射口徑。透鏡多波束天線具備十分優異的光學特性，同時其饋源天線在透鏡後方不會對透鏡輻射波束產生遮擋。此外，透鏡結構與反射面結構 相比能夠實現更大的波束掃描范圍。但是，透鏡多波束天線也存在工作頻率較低 時體積較大，由於介質的存在損耗較大等缺陷。到目前為止，透鏡包含 Rotman 透鏡、Luneberg 透鏡和 R-KR 透鏡等多種形式。

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1.3基於波束形成網絡的多波束天線

波束形成網絡通過在其內部進行移相和功分，使不同天線單元間形成規律的幅相分佈，以達到波束形成的目的。波束形成網絡一般可分為模擬波束形成網絡和數字波束形成網絡。

對於模擬波束形成網絡，從不同輸入端口饋電可以在天線單元間形成不同的幅相分佈，從而生成不同角度指向的波束[12-14]。巴特勒（Butler）矩陣是模擬波束 形成網絡中應用最廣的結構形式，基本結構如圖 1-4 所示，輸入有四個端口，從不同輸入端口饋入信號，經過巴特勒矩陣內部的移相、功分之後會在輸出四個天線 端口處形成±135°、±45°的不同相鄰天線單元相位差分佈[15]。

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對於數字波束形成網絡，其最為典型的代表就是數字相控陣，基本結構框圖 如圖 1-5 所示[16-17]。數字相控陣 T/R 通道中沒有獨立的衰減器和移相器，在數字域 中通過波束形成算法實現信號的幅相加權。由於數字域的幅相加權精度較高，所 以數字相控陣可以實現幾乎連續的波束掃描，並且其波束賦形和控制更加靈活。