【導(dǎo)讀】基于多輸入多輸出（MIMO）相控陣天線的波束成形技術(shù)似乎形成了整個(gè)5G蜂窩技術(shù)的一個(gè)組件。雖然多年來(lái)相控陣一直是雷達(dá)的基礎(chǔ)部件，但它們正在無(wú)線通信中找到新的用武之地。在2017年6月檀香山舉行的2017年國(guó)際微波研討會(huì)上，ADI和Keysight兩家公司進(jìn)行了技術(shù)展示，雖然規(guī)模比較小。
ADI公司展示的是模擬波束成形IC。演示系統(tǒng)由12根接收天線組成，每根天線連接著由8個(gè)LED組成的燈條，用于指示信號(hào)的強(qiáng)度（圖1）。
圖1：使用12根接收天線、每根天線帶一個(gè)LED燈條的波束成形演示系統(tǒng)。
這套演示系統(tǒng)是ADI公司雷達(dá)與相控陣應(yīng)用經(jīng)理Peter Delos搭建的。系統(tǒng)還使用一對(duì)射頻收發(fā)器產(chǎn)生信號(hào)。模擬波束成形使用8個(gè)由兩個(gè)4通道模擬波束成形IC驅(qū)動(dòng)的發(fā)射單元實(shí)現(xiàn)。作為單個(gè)波束，由于工作在X波段（8GHz-12GHz），能在發(fā)射天線間操控，因此你可以看到反映信號(hào)強(qiáng)度的燈條發(fā)光變化。X波段信號(hào)一般用于軍事和衛(wèi)星通信，不能用于無(wú)線通信。今天，無(wú)線信號(hào)使用的頻率通常在6GHz以下。未來(lái)的5G無(wú)線電設(shè)備可以工作在目前處于籌劃階段的28GHz和更高的頻率。
Keysight公司也展示了波束成形，但使用了基于PXI的系統(tǒng)來(lái)為相控陣天線產(chǎn)生信號(hào)。在這套演示系統(tǒng)中，不僅發(fā)射的波束可以電氣操控，而且發(fā)射天線也用了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)±45°的機(jī)械旋轉(zhuǎn)。PXI信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制器、頻率基準(zhǔn)和上變頻器（圖2）用于創(chuàng)建28GHz的發(fā)射信號(hào)——作為5G一部分的毫米波頻率還在籌劃階段。機(jī)箱內(nèi)還有一個(gè)信號(hào)分析儀，用于從固定的喇叭天線那里接收信號(hào)。
圖2：IMS 2017大會(huì)上，基于PXI的系統(tǒng)生成一個(gè)64QAM信號(hào)用于波束成形演示。
發(fā)射天線（圖3）包含一個(gè)用于發(fā)射64QAM信號(hào)的8×8相控陣。
圖3：Keysight演示裝置中的發(fā)射天線包含一個(gè)電動(dòng)8×8陣列。該陣列可以在機(jī)械上改變角度或方位，并通過(guò)波束成形實(shí)現(xiàn)電氣上的改變。
Keysight公司的Signal Studio軟件可以顯示星座圖、接收信號(hào)功率和其他數(shù)據(jù)。
雖然與今后蜂窩鐵塔中的需求相比這些演示規(guī)模都很小，但它們確實(shí)展示了使用相控陣天線的波束成形技術(shù)如何能將信號(hào)功率導(dǎo)向接收器。
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
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