在天线中，波束范围（或波束立体角）由主瓣范围（或立体角）加上副瓣范围（或立体角）所构成，（主）波束效率就是（主）波束辐射（或接收）的功率与（总）波束辐射（或接收）的总功率之比。参照反射面天线主波束效率估计的简易计算公式,对"神舟四号"(SZ-4)飞船辐射计天线的主波束效率进行了具体估算,给出了计算流程和计算结果。

参照反射面天线主波束效率估计的简易计算公式,对"神舟四号"(SZ-4)飞船辐射计天线的主波束效率进行了具体估算,给出了计算流程和计算结果.计算表明,该辐射计天线在6.6GHz,19.35GHz,23.8GHz和37GHz4个频段上的波束效率分别为89%,91.24%,92.91%和94.87%,并经过了在轨飞行验证.

波束成形技术（Beam Forming，BF）可分为自适应波束成形、固定波束和切换波束成形技术。固定波束即天线的方向图是固定的，把IS-95中的三个120°扇区分割即为固定波束。切换波束是对固定波束的扩展，将每个120°的扇区再分为多个更小的分区，每个分区有一固定波束，当用户在一扇区内移动时，切换波束机制可自动将波束切换到包含最强信号的分区，但切换波束机制的致命弱点是不能区分理想信号和干扰信号。

自适应波束成形器可依据用户信号在空间传播的不同路径，最佳地形成方向图，在不同到达方向上给予不同的天线增益，实时地形成窄波束对准用户信号，而在其他方向尽量压低旁瓣，采用指向性接收，从而提高系统的容量。由于移动站的移动性以及散射环境，基站接收到的信号的到达方向是时变的，使用自适应波束成形器可以将频率相近但空间可分离的信号分离开，并跟踪这些信号，调整天线阵的加权值，使天线阵的波束指向理想信号的方向。自适应波束成形的关键技术是如何较精确地获得信道参数。

多波束测深系统已经成为海洋测量的主要设备之一。为了确保多波束测量的高精度、高效率等优点，在测量过程中就必须严格消除系统内部误差和各项外部影响因素。多波束系统的参数校正就是为消除系统内部误差而引入的误差改正的基本方法。波束角偏差是多波束系统内部误差，它是由于换能器基阵基元之间的物理相位与间距误差综合导致的，对整个声纳系统的水深测量与定位精度都有着重要的影响。但在通常的参数校正中，作业人员一般只进行多波束系统换能器横向偏差、纵向偏差以及定位系统的时间延迟、罗经艏向偏差的校正，很少关注波束角偏差的校正。然而波束角偏差是影响多波束系统测量精度的主要因素之一，严重时导致勘测数据出现沿测线方向的条带状伪地形，测量实时监控窗上出现很明显的凸凹伪地形。SIMRAD公司为EM系列多波束系统配置的Calibrate多参数校准软件对波束角偏差的校正十分有效。

波束角波束角偏差产生的原因

多波束系统声基阵误差主要包括基元物理相位误差和基元之间的间隔误差。可以通过调节接收机放大电路的相位补偿来实现物理相位误差的校正，但直接测量基元间隔误差就比较困难。物理相位误差和基元间隔误差使多波束系统设计波束角与实际形成波束角之间存在一个偏差，即波束角偏差。

多波束系统的换能器接收基阵由多个并列的接收水听器基元组成。一般情况下，设换能器接收基阵是由x个基元组成，相邻之间的距离为d_i，误差为Δd_i，换能器上第i号基元相对于第0号基元中心的距离为S(d_i)。

波束角波束角偏差对测量精度的影响

在多波束声学投射平面内，当接收声波的波束角存在偏差Δθ时，根据垂直参考系下的波束角和旅行时间计算测点的水深H和横向中心距离X，可得到：

（1）波束角偏差对定位精度的影响

由式可以看出，多波束系统波束角偏差直接影响着波束形成的实际位置，对多波束系统测量定位精度的影响是最直接的。

表1为水深100 m时，不同波束角在不同波束角偏差情况下对水深点横向距离的影响；图5为水深100 m，波束角偏差为0.2°时，不同波束角测量水深点横向距离的影响。由表1和图5看出，如果多波束系统波束角偏差为0.2°，在波束角60°时，引起的波束横向距离误差为1.4 m，只这一项就占IHOS－44标准中一级精度指标的70%，而波束角60°以外的波束引起的横向偏移就更大。

（2）波束角偏差对水深数据精度的影响

由式可以看出，多波束系统波束角偏差直接影响着测量的水深数据，引起测量海底的伪地形。当波束角存在偏差时，在海底平坦海区测量时，多波束系统的监控窗口显示的测量海底地形与声速剖面存在误差时显示的测量地形相似，会出现凹或凸的伪地形，但波束角存在偏差时监控窗口显示的测量地形外侧弯曲较严重，在波束角60°以内测量的地形较平坦，变形很小；波束角60°以外测量的地形变形严重，出现向下弯或向上翘的伪地形。当波束角偏差为负值时，边缘波束测量的水深值比中心波束测量的水深值大，出现凸的伪地形；波束角偏差值为正时，边缘波束的测量的水深值比中心波束测量的水深值小，出现凹的伪地形。在水深约为42 m的平坦海区，使用波束角偏差为0.72°的多波束系统，覆盖角150°，与双频测深仪单通道测量的水深数据比较，见表2。从表中看出，多波束中心波束测量的水深值与双频测深仪测量的水深值相差不大，而与波束角75°附近的波束测量水深值差都大于2 m，边缘波束测量的水深误差都大于IHOS－44规定的1%水深的精度标准。可见波束角偏差对边缘波束影响是很大的，而对中心波束附近的波束影响较小。

波束角借用横向参数校准软件对波束角偏差进行校正

波束角偏差可以借用换能器横向参数校准软件进行校正。但由于声速剖面数据误差、换能器横向偏差及波束角偏差都会引起测量的海底地形发生凹或凸的伪地形，所以在进行波束角偏差校正前，首先进行横向偏差校正。当换能器横向偏差校正好后，在一定水深的平坦海区(水深按照多波束系统测深要求选择)，选择在南北、东西方向上布两条互相垂直的测线，线长不少于2 km，见图6。首先在两条测线交叉点附近用声速仪测量海水的声速剖面数据，并把测量的数据输入到系统工作站，然后匀速沿布设的两条垂直测线测量至少两次。图7为测量的两条垂直测线的立体图，从凹形伪地形看出该多波束系统存在较大的波束角偏差。

测量结束后，进入系统数据处理工作站，打开Calibrate参数校正软件，在垂直的两条测线上选择两条具有一定宽度的校正线，见图6。在横向偏差校正窗将1号校正线放在图6中①②③的位置来比较两条测线的水深数据。图4中蓝色且水平的数据是1号校正线的数据(即测线1中心波束附近的数据，受波束角偏差影响较小)；红色且呈凹形形状的数据是测线2在①②③处的几个波束的数据，该数据受波束角偏差影响较大。由于受波束角偏差影响，两组数据没有重合在一起。这时可以调整校正窗口左侧的滑动条，使两组数据的中心波束数据重合在一起，见图9，这时滑动条上面显示的角度就是波束角偏差值。

重复上面的工作，再将1号校正线放在⑦⑧⑨，2号校正线放在①④⑦、③⑥⑨处，分别得到一个偏差值，取四个偏差值的平均数，就得到波束角的偏差值，把波束角偏差值输入系统工作站，在实际测量中就可实时进行数据的改正。为了印证波束角偏差校正的效果，可以在十字测线上再重新测两个来回，再按上面操作的步骤检查，如果校正线上的数据与边缘波束上的数据重合的比较好，说明偏差得到了校正，否则需要再重新校正。

波束角研究结论

波束角偏差是影响多波束系统测量精度的主要因素之一，它不但影响测量水深数据的精度，还会影响水深点的定位精度，特别是对波束角60°以外的边缘波束影响很大，严重时会导致测量的海底地形呈现凸或凹的伪地形。因此在多波束系统测量作业前，在进行传统参数校正项目的基础上，最好进行波束角偏差的校正。波束角偏差校正方法很多，借用SIMRAD公司为EM系列多波束系统配置的Calibrate多参数校准软件对波束角偏差进行校正，效果十分有效，大大提高了测量数据的精度。 2100433B

多波束测深系统，又称为多波束测深仪、条带测深仪或多波束测深声呐等，最初的设计构想就是为了提高海底地形测量效率。与传统的单波束测深系统每次测量只能获得测量船垂直下方一个海底测量深度值相比，多波束探测能获得一个条带覆盖区域内多个测量点的海底深度值，实现了从“点—线”测量到“线—面”测量的跨越，其技术进步的意义十分突出。

多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统,是现代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成。自70年代问世以来就一直以系统庞大、结构复杂和技术含量高著称，世界上主要有美国、加拿大、德国、挪威等国家在生产。

同时获得多个（典型如127，256个）相邻窄波束的回声测深系统。测深时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的多个水深值，一次测量即可覆盖一个宽扇面。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成。

测深系统的换能器基阵，由发射声信号的发射阵和接收海底反射回声信号的接收阵组成。发射器发出一个扇形波束，其面垂直于航迹，一般开角为 60°～150°，航迹方向的开角约为0.5°～5°。接收阵接收海底回波信号，经延时或相移后后相加求和，形成几十个或者数百个相邻的波束。航迹方向的波束开角一般为1°～3°，垂直于航迹的开角为0.5°～3°。组合发射和接收波束可得到几十个或几百个窄的测深波束。换能器基阵可以直接装在船底或在双体船上拖曳。为了保证测量精度，必须消除船在航行时纵横摇摆的影响，一般采用姿态传感器进行姿态修正。

多波束测深系统是利用安装于船底或拖体上的声基阵向与航向垂直的海底发射超宽声波束，接收海底反向散射信号，经过模拟/数字信号处理,形成多个波束，同时获得几十个甚至上百个海底条带上采样点的水深数据，其测量条带覆盖范围为水深的2一10倍,与现场采集的导航定位及姿态数据相结合,绘制出高精度、高分辨率的数字成果图。

与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围大、测量速度快、精度和效率高的优点,它把测深技术从点、线扩展到面,并进一步发展到立体测深和自动成图，特别适合进行大面积的海底地形探测。这种多波束测深系统使海底探测经历了一个革命性的变化，深刻地改变了海洋学领域的调查研究方式及最终成果的质量。有些国家自其问世之后,己经计划把所有的重要海区都重新测量一遍。正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可比拟的优点，仅仅近20多年时间,世界各国便开发出了多种型号的多波束测深系列产品20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达深度的 3倍以上。多波束测深系统同综合卫星定位系统配合，由计算机实时处理标绘等深线图，是70年代末以来海道测量工作的一个突破。