在陣列天線領域中，波束成形也稱空間濾波，是一種透過定向訊號收發無線電波或聲波的訊號處理技術。波束成形的用途見於雷達和聲納系統、無線通訊、聲學以及生物醫學裝置。通常，波束成形和波束掃描的實現方式是透過將饋源與天線陣列的每一振子之間的相位關係，設定成使得所有振子收發的訊號在特定方向上均同相。發射時，波束成形器透過控制每一臺發射機的訊號相位和相對幅度，在波陣面上形成相長干涉和相消干涉模式。接收時，感測器組合方式可使得所需輻射模式被優先接收。

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波束成形技術

波束成形技術，用於將波束輻射方向圖引導至具有固定響應的所需方向。天線陣列的波束成形和波束掃描可透過相移系統或時滯系統實現。

相移

在窄帶系統中，時滯也稱相移。在射頻（RF）或中頻（IF）下，可透過以鐵氧體移相器進行相移來實現波束成形。在基頻下，可透過數字訊號處理實現相移。寬頻操作中，由於需要使主波束的方向不隨頻率變化，因此優選時滯式波束成形。

時滯

時滯可透過改變傳輸線長度的方式引入。與相移的情形一致，時滯可在射頻（RF）或中頻（IF）下引入，如此引入的時滯在較寬的頻率範圍內均能良好執行。然而，時間掃描陣列的頻寬受振子頻寬和振子電氣間距的限制。當工作頻率增大時，振子間的電氣間距隨之增大，從而導致波束寬度在高頻下發生一定程度的窄化。當頻率進一步增大時，還將最終導致柵瓣現象。在相控陣列中，當波束成形方向超出主波束最大值時，便會產生柵瓣，該現象使得主波束的分佈發生錯誤。因此，為了避免發生柵瓣現象，天線振子必須具有合適的間距。

權重

權重向量是一種復向量，其幅度分量決定旁瓣電平與主波束寬度，而相位分量決定主波束角度與零深位置。窄帶陣列的相位權重由移相器施加。

波束成形設計

能夠透過改變自身輻射方向圖而適應射頻環境的天線，稱為有源相控陣天線。波束成形設計可包括巴特勒（Butler）矩陣、伯拉斯（Blass）矩陣以及伍倫韋伯（Wullenweber）天線陣列等。

巴特勒矩陣

巴特勒矩陣將90°電橋與移相器結合，從而可在振子設計和方向圖合適的情況下實現寬達360°的覆蓋扇區。其中，每一波束均可由專用發射機或接收機使用，或者由射頻開關控制的單個發射機或接收機使用。透過這種控制方式，巴特勒矩陣可用於對圓形陣列的波束進行控制。

伯拉斯矩陣

伯拉斯矩陣利用傳輸線和定向耦合器實現時滯式波束成形，用於寬頻操作。伯拉斯矩陣可設計為寬邊波束形成器，但由於使用電阻性終端，因此損耗較大。

伍倫韋伯天線陣列

伍倫韋伯天線陣列是一種圓形陣列，用於高頻（HF）頻段的探嚮應用。此類天線陣列既可採用全向振子，也可採用定向振子，振子數一般為30~100個，其中三分之一專用於順次形成高定向波束。各振子透過測角儀與可控制天線陣列方向圖幅度加權的無線電器件連線，該測角儀能夠進行360°掃描，且天線方向圖特性幾乎不發生任何變化。此外，該天線陣列透過時滯形成從天線陣列向外輻射的波束，從而實現寬頻操作。