波束誤差是指在採用定向傳播信號的導航系統中，實際指向的平均方向和要求指向的方向間的角度差或線位移，又稱波束指向誤差。
波束（wave beam）是指由衛星天線發射出來的電磁波在地球表面上形成的形狀（比如說像手電筒向黑暗處射出的光束。）。主要有全球波束、點形波束、賦形波束。它們由發射天線來決定其形狀。
基本介紹
- 中文名：波束誤差
- 外文名：beam error
- 學科：航空航天
- 套用：導航系統
- 定義：實際與要求指向的角度差或線位移
- 又稱：波束指向誤差
定義,波束,方向回溯陣列的波束指向誤差,衛星導航系統天波束指向誤差,微波著陸系統波束指向誤差,
定義
波束誤差是指在採用定向傳播信號的導航系統中，實際指向的平均方向和要求指向的方向間的角度差或線位移。
波束
波束（wave beam）是指由衛星天線發射出來的電磁波在地球表面上形成的形狀（比如說像手電筒向黑暗處射出的光束。）。主要有全球波束、點形波束、賦形波束。它們由發射天線來決定其形狀。
波束中頻段波束，比如C波段，L波段，KU波段等，這些是指頻率，頻率波束包括在方位波束之中。方位波束，也就是亞洲波束東北亞波束太平洋波束這些，是指衛星上一個天線中多個饋點發射的型號，或者說有多個天線，他們向著地球上不同的位置發射，比如面向亞洲發射的天線，其在亞洲位置的信號強度，肯定是最高的，如果去太平洋地區接收可能沒那么強信號，甚至弱到根本接收不到；所以就劃分了這些波束。而每個天線，連線著轉發器前面的控制電路，所以每個天線所連線的轉發器一般都是不一樣的，所以轉發的內容和信號也有所不同。
方向回溯陣列的波束指向誤差
方向回溯陣列可以自動轉發一個回響信號到來波方向，不需要關於源的任何預知信息。這個功能可以自動實現，而不需要採用移相器和數字電路，其跟蹤方式更加簡單，而且由於不用數字處理回響速度更快。方向回溯陣列由於其高增益、低成本、自動快速跟蹤、多徑抑制等獨特的特點和優越的性能，在微波毫米波系統中有廣泛的套用前景，可套用於雷達、無線通信、射頻識別等領域中。
方向回溯陣的性能由波束指向誤差來衡量，因此相關的理論研究是陣列設計的基礎。波束指向誤差是由於回溯波的波束指向沒有對準來波信號方向而產生的，需要通過對天線陣的雷達散射截面(RCS)測量來確定，即定量表征天線陣散射強弱的物理量—目標對入射波的有效散射截面積。分析各個因素對陣列性能的影響，可以為方向回溯陣列的設計及性能分析提供理論依據。
波束指向誤差主要由以下幾個因素影響:(1)陣列形式，包括陣元數目、陣元間距等:(2)天線單元的方向圖;(3)轉發信號中的RF泄露;(4)相位共扼電路中的幅度差和相位差。
衛星導航系統天波束指向誤差
衛星導航系統中，到達地球表而的衛星信號十分微弱，接收機極易受到干擾。採用數字波束形成算法的天線陣可靈活控制波束指向和增益。在最大信乾噪比準則下，根據衛星方向和天線陣元幾何分布等先驗信息，可使天線陣分別形成對準每一個可視衛星的波束，有效增大各個衛星信號的接收信噪比，提高測距和定位精度。然而，引導波束指向的先驗信息可能存在誤差，例如星曆、接收機位置、陣元位置誤差等，均可能導致天線陣波束指向偏離實際衛星方向，降低天線陣接收增益。
迄今為比研究文獻大多關注最大信乾噪比準則下波束指向誤差的影響和校正，這些研究中波束指向誤差的大小均基於理論假設，而關於波束指向誤差的實際範圍以及影響因素卻未見報導。國防科技大學電子科學與工程學院衛星導航研發中心的李敏等定量分析了先驗信息誤差對衛星導航系統天線陣波束指向的影響，可為天線陣接收機的工程設計提供參考。
結果表明，即使使用精度最差的曆書數據，造成的波束指向誤差也不超過0.1°；一般接收機位置估計誤差在千米量級，造成的波束指向誤差同樣也不超過0.1°；而陣元幾何 位置誤差 是影響波束指 向誤差的主要因素，對於典型的7陣元中心圓陣，當陣元 位 置 隨 機 誤 差 范 圍 由±0.01λ增 大 至±0.1λ時，波束指向平均誤差由0.5°增大到6°，95%誤差由1°增大到11°。
微波著陸系統波束指向誤差
微波著陸系統(MicrowaveLandingSystem,MLS)能夠為各類飛機提供高達Ⅲ類的盲目著陸引導能力。其具有抗地形干擾能力並能提供多重下滑道，加之抗電磁干擾能力強、工作波道多等優點，成為了未來著陸引導系統發展的方向。MLS採用時間基準波束掃描技術，其核心是地面設備利用相控陣天線產生高速掃描波束，機載設備通過對波束掃描時間的測量獲得著陸所需的角度引導信息。任何參數的測量都不可避免地會存在誤差。在系統設計和設備研製過程中，必須認清各種誤差因素及誤差的數量，努力尋找減小誤差的方法，從而提高系統精度，滿足用戶使用要求。
MLS角度引導設備是以時基波束掃描原理向引導區內提供角度制導信息，其採用相控陣天線來實現快速、高精度的波束掃描。造成MLS地面設備角度引導誤差的原因是多種的，但其中最主要的是相控陣掃描天線的波束指向誤差。造成這種偏差的原因是由於相控陣天線採用可控數字式移相器而存在的相移量化誤差以及移相器本身的相移誤差。
根據波束形成和控制的原理，波束指向誤差的誤差源可分為兩部分：一部分是由移相器的插入損耗和隨機相位誤差以及溫度和時鐘精度造成的，誤差的控制取決於產品的設計；而另一部分是由於移相器相位量化誤差引起的，是可控數字移相器的原理誤差，它的控制是和算法有關的。
