多波束技术与波束成形网络
毫米波通信具有传播损耗大、大气吸收高和物理阻塞严重的固有缺点。此外，波束覆盖范围有限的传统单波束天线不适用于多用户移动流媒体。因此，高增益多波束天线在无线通信系统中具有广阔的应用前景。
多波束技术 波束成形网络 （BFN） 参考文献
As shown below👇
多波束技术
多波束技术是一种先进的雷达技术，它利用透镜式、反射面式和相控阵式等天线形式产生不同的多个元波束，这些元波束可以合成一个或多个成形波束，以覆盖特定的空域，从而实现对目标坐标的精确测定。
多波束天线特点：
波束灵活性：多波束天线可以产生多个波束，并且每个波束的指向和形状都可以独立调整，因此具有更高的灵活性。
覆盖范围广：由于可以产生多个波束，多波束天线能够覆盖更广泛的空域，适用于需要大范围覆盖的场景。
增益高：通过优化波束形状和指向，多波束天线可以在特定方向上实现较高的增益，提高信号传输效率。
抗干扰能力强：多波束天线可以通过调整波束指向和形状来减少干扰信号的影响，提高系统的抗干扰能力。
多波束天线主要有以下几种类型：
多波束透镜天线：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。控制各馈源的激励振幅和相位，能使这些元波束合成为具有特定形状的成形波束。
多波束反射面天线：在反射面焦点附近有多个馈源来形成多波束。为避免馈源系统对反射面口径的遮挡，通常采用偏置单（双）反射面形式。这类天线与多波束透镜天线工作情形相似，但较为轻便简单，是较常用的多波束天线形式。
多波束相控阵天线：由许多辐射元排阵构成，用波束形成网络向阵列单元激励所需的振幅和相位，以形成不同形状的成形波束。其优点是可对波束数目和形状进行灵活控制，并可控制波束作快速扫描；但结构较复杂，造价高。
波束成形网络 （BFN）
多波束天线主要由波束成形网络 （BFN）决定。作为BFN的一种无源电路类型，巴特勒矩阵因其对称的结构和灵活的设计而更具吸引力。在过去的几年里，利用衬底集成波导 （SIW） 技术的基于 Butler 矩阵的多波束天线得到了广泛的研究。此外，与一维扫描相比，二维多波束天线可以产生二维多波束，具有更好的通用性和更高的扫描分辨率。然而，由于 BFN 结构复杂且集成难度大，二维平面多波束天线最大可达到的阵列尺度为4×4 在已出版的作品中。特别是对于双极化 2-D 多波束天线，需要两组独立的 2-D BFN 来馈送双极化天线阵列。数组大小将受到更多限制。
波束成形网络的工作原理
功率分配与合成：波束成形网络首先需要对输入信号进行功率分配，将信号分配到阵列中的每个单元。然后，在接收端，网络会对来自每个单元的信号进行合成，形成最终的输出信号。
幅度/相位加权：为了实现波束成形，网络需要对每个单元的信号进行幅度和相位的加权。通过调整加权系数，可以控制波束的形状、指向和增益。
延迟相加：在某些情况下，为了实现更精确的波束成形，波束成形网络还会对每个单元的信号进行延迟处理。通过调整延迟时间，可以进一步控制波束的形状和指向。
[1] Z. Xu, S. Xu, Y. Shen, S. Xue and S. Hu, "Gain Enhancement of Dual-Polarized 2-D Multibeam Antenna With Transmitarray," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 10, pp. 7574-7583, Oct. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3442293.
