相控阵天线和波束成形在无线通信中找到新用武之地 – 无线通信,5G通信,相控阵雷达,波束赋形


基于多输入多输出(MIMO)相控阵天线的波束成形技术似乎形成了整个5G蜂窝技术的一个组件。虽然多年来相控阵一直是雷达的基础部件,但它们正在无线通信中找到新的用武之地。在2017年6月檀香山举行的2017年国际微波研讨会上,ADI和Keysight两家公司进行了技术展示,虽然规模比较小。

 

ADI公司展示的是模拟波束成形IC。演示系统由12根接收天线组成,每根天线连接着由8个LED组成的灯条,用于指示信号的强度(图1)。

 

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图1:使用12根接收天线、每根天线带一个LED灯条的波束成形演示系统。

 

这套演示系统是ADI公司雷达与相控阵应用经理Peter Delos搭建的。系统还使用一对射频收发器产生信号。模拟波束成形使用8个由两个4通道模拟波束成形IC驱动的发射单元实现。作为单个波束,由于工作在X波段(8GHz-12GHz),能在发射天线间操控,因此你可以看到反映信号强度的灯条发光变化。X波段信号一般用于军事和卫星通信,不能用于无线通信。今天,无线信号使用的频率通常在6GHz以下。未来的5G无线电设备可以工作在目前处于筹划阶段的28GHz和更高的频率。

 

Keysight公司也展示了波束成形,但使用了基于PXI的系统来为相控阵天线产生信号。在这套演示系统中,不仅发射的波束可以电气操控,而且发射天线也用了一个步进电机实现±45°的机械旋转。PXI信号发生器、调制器、频率基准和上变频器(图2)用于创建28GHz的发射信号——作为5G一部分的毫米波频率还在筹划阶段。机箱内还有一个信号分析仪,用于从固定的喇叭天线那里接收信号。

 

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图2:IMS 2017大会上,基于PXI的系统生成一个64QAM信号用于波束成形演示。

 

发射天线(图3)包含一个用于发射64QAM信号的8×8相控阵。

 

 

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