多波束天線

概念

多波束天線能產生多個銳波束的天線。

分類

多波束透鏡天線

利用透鏡把饋源所輻射的能量匯聚起來形成一個銳波束，當透鏡焦點附近設定多個饋源時，便相應形成指向不同的多個元波束（圖1a）。控制各饋源的激勵振幅和相位，能使這些元波束合成為具有特定形狀的成形波束。圖1a還表示出用19個元波束覆蓋地球的配置情況。這19個元波束可由排成六邊形的19個饋源喇叭產生（圖1b右下角）。對各饋源激勵的控制是利用波束形成網路來實現的。圖1b中是一種典型的波束形成網路，它主要由可變功率分配器和移相器組成，能向饋源陣激勵所需的振幅和相位分布。由於饋源偏離透鏡焦點會引起彗形像差而使旁瓣電平升高，饋源的偏焦角不能過大，但可適當組合多個喇叭的輻射來壓低波束的旁瓣電平。

多波束反射面天線

它在反射面焦點附近有多個饋源來形成多波束。為避免饋源系統對反射面口徑的遮擋，通常採用偏置單（雙）反射面形式。這類天線與多波束透鏡天線工作情形相似，但較為輕便簡單，是較常用的多波束天線形式。圖2為最早用於商用通信衛星的偏置拋物面多波束天線，饋源陣由88個方形喇叭組成。輻射右旋圓極化波時，形成兩個“半球波束”；同時輻射左旋圓極化波形成兩個“區域波束”（圖2）。這4個成形波束都工作於4吉赫頻段而互不干擾，因而能增加通信容量（四重頻譜復用）。

多波束相控陣天線

由許多輻射元排陣構成，用波束形成網路向陣列單元激勵所需的振幅和相位，以形成不同形狀的成形波束。它的優點是可對波束數目和形狀進行靈活控制，並可控制波束作快速掃描；但結構較複雜，造價高。