一种用于5G移动通信的毫米波大规模天线系统

毫米波大规模天线是目前5G研究中的热点技术之一,毫米波大规模天线可提供高增益波束和大带宽,能有效提升系统能量效率和容量.面向未来5G移动通信需求,提出一种基于数字-模拟混合波束形成架构的毫米波大规模天线设计方案.采取该方案,天线内部各单机功能界限清晰、接口明确,可极大提升天线系统的可测试性和可批量生产性.基于该设计方案...     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

5G大规模天线阵列波束权值自优化系统

大规模天线波束赋形技术是5G的重要技术之一,本文基于用户最小化路测数据,采用大数据分析算法,真实模拟出用户三维分布,拟合出天线最佳波束权值,增强了无线网络的覆盖能力,激发了5G流量增长.     

面向5G的大规模MIMO天线的波束规划及天线选型探讨

大规模MIMO天线技术作为5G技术的关键,在解决超高容量和多用户连接的问题上极具优势。天线的实际增益效果与多波束的管理和天线的选型紧密相关。基于此,本文先行阐述了大规模MIMO天线的波束形成技术,提出了不同场景下的多套波束规划方案,并进一步地对不同覆盖场景给出天线选型建议,为5G的网络设计与建设提供切实可行的参考依据。     

基于SICL的宽频带毫米波多波束阵列天线设计

为实现第五代移动通信技术(5G)毫米波阵列天线的多波束扫描,提出了一种基于基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line, SICL)的宽频带毫米波多波束阵列天线。多波束阵列天线主要包括基于SICL的宽频带毫米波罗特曼透镜和基于SICL馈电的宽频带磁电偶极子天线,罗特曼透镜腔体采用平板波导结构,移相段采用非色散结构SICL,设计了一种平板波导透镜腔体和SICL移相段的宽频带匹配结构实现宽频带罗特曼透镜。采用SICL耦合馈电的宽频带磁电偶极子天线作为多波束阵列的辐射单元,易于直接与基于SICL的罗特曼透镜连接使用,可实现宽频带波束扫描。基于此设计了一种7个波束端口、9个阵列单元的宽频带多波束阵列天线。仿真结果表明,该罗特曼透镜的-10 dB阻抗带宽约为42%(20.5～31.5 GHz),磁电偶极子天线的-10 dB阻抗带宽约为45%(20.5～32.5 GHz),组成的多波束阵列天线在20.5～31.5 GHz(约42%)频带内可实现±30°的波束扫描,天线结构简单紧凑、剖面低、易集成且能实现宽频带波束扫描,适用于5G毫米波通信。     

5G天线Massive MIMO智能优化的研究与应用

Massive MIMO技术是第5代移动通信的核心技术,由于配置大量射频天线,通过波束赋形实现多个高增益、窄波束进行空间覆盖。同时,复杂的多维度波束赋形权值配置,使得人工手动配置Massive MIMO天线波束权值难度大、配置精准度差、运维成本高。本文通过基于3D数字地图、5G基站工程参数和MDT/MR等大数据,构建高精度三维数字化栅格,并利用栅格化的用户分布和业务分布权重,精准定位5G用户的覆盖需求。通过AI启发式寻优算法对5G天线波束权值配置迭代寻优,获得最佳的波束权值配置,实现5G天线Massive MIMO子波束精准覆盖数字化栅格,从而提升5G网络质量,提升运维人员Massive MIMO网络优化效率,最终实现5G覆盖区域内网络质量与工作效率的双提升。     

5G高频天线技术探讨

对5G高频天线进行介绍,包括5G高频天线架构、常用天线振子形式、天线集成技术、透镜天线和新型商用天线,最后介绍业界新型天线,新技术、新概念的引入丰富电控波束扫描的形式.     

一种面向B5G初始接入过程的增强型波束管理机制设计

波束管理是毫米波通信的重要研究内容,5G NR（New Radio）协议中已完整设计了用户在初始接入和连接状态下与基站确定最佳通信波束的流程,然而B5G(Beyond Fifth Generation)场景将使用52.6 GHz以上甚至更高的通信频率,需要更大规模的天线单元对抗路损,导致波束管理在初始接入过程中的信令开销和时延急剧增加。为此,在5G NR协议现有框架的基础上,针对52.6 GHz以上的高频段重新设计了一种专用于波束扫描的信号块（Beam Sweeping Block,BSB）,并提出一种两阶段增强型波束管理机制,用于在初始接入过程中快速确定用户和基站的最佳通信波束,进而完成同步和小区搜索。仿真结果表明,相对于NR中现有的波束管理机制,所提出的增强型波束管理方案可在保证接入性能的前提下,大幅降低初始接入时延。     

Massive MIMO广播波束场景化研究

Massive MIMO和波束赋形是5G的一项关键技术。5G将LTE时期的MIMO进行了扩展和延伸,即LTE的MIMO最多8天线,到5G扩增为16/32/64/128天线,被称为“大规模”的MIMO。本案通过对不同场景Massive MIMO波束调整方案进行研究,输出场景化的设置方案,以期为后期Massive MIMO优化提供参考。     

吸波材料研究进展及在5G射频天线中应用研究

跟踪了当前吸波材料研究进展,通过分析5G MU-MIMO阵列天线的特点和基站覆盖要求,从实际解决抗干扰问题出发,研究设计与应用手性吸波材料,吸收天线波束带外电磁波,以达到进一步抑制干扰的目的;采用适应5G天线室外自然环境的聚合物基复合吸波材料,在研究其吸波原理的基础上,提供了机理模型和理论计算公式,在进行结构设计的基础上,通过仿真测试了宽频带吸波特性,得到了相关结论,对超材料在5G天线设计中的应用具有一定参考价值。     

基于超表面的天线多波束偏转技术研究北大核心CSCD

5G移动通信对天线提出了多极化、多频段、多波束等更高的技术需求。超表面具有很强的电磁调控能力,利用这一特性可以实现天线多波束偏转。本文首先提出新型的基于行波激励网络的双波束偏转方法,利用超表面实现定向波束可控,设计了单频低副瓣高增益的双波束超表面天线。其次,提出基于多相位自由度理论的双频行波激励网络,结合双频超表面,设计了双频双波束偏转角可独立控制的超表面天线。在此基础上,提出基于正相位响应理论的稳定波束偏转角的方法,设计了具有稳定波束的±45°双极化超表面天线。与传统多波束方法相比,本方法省略了复杂的波束形成网络,设计简单、结构紧凑,而且能够实现双频、双极化等特性,可为新一代移动通信天线的研制提供技术思路。     

研究提升线性场景5G覆盖能力的新方法

普通的5G天线覆盖距离仅为800 m,不能满足超长桥梁的覆盖需求.本文用球型透镜原理实现单波束高增益,采用多层介质球体的折射特性,将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益、窄波束的电磁波信号,工作原理与光学透镜聚焦原理相似,与普通板状天线对比具有高增益和高垂直瓣宽等优势,可广泛应用于4G/5G场景,有效解...     

5G大规模紧耦合阵列天线研究

介绍了5G移动通信技术的概念、背景、发展历程以及大规模阵列天线对于5G移动通信系统的重要性;详细阐述了二维、三维阵列天线的基本原理和相关理论;在此基础上,重点介绍了紧耦合阵列天线,其具有体积小、带宽大等技术优势,是5G大规模阵列天线研究的重要方向;详细阐述了紧耦合阵列天线的构成、设计方法和设计步骤,设计出了一种高性能5×5的紧耦合阵列天线.     

随机误差对雷达阵列天线低副瓣波束影响的分析

低副瓣阵列天线是现代雷达的普遍要求,但低副瓣天线的方向图指标通常受随机误差影响较大,设计时若不充分考虑随机误差对这些指标的影响,将会对实际结果产生较大影响.针对上述问题,提出了一种适合于雷达阵列天线低副瓣波束的幅相随机误差分析方法,可确定低副瓣波束Taylor综合的合理副辫值和满足副瓣指标要求的幅相误差,并分析了幅相误差对阵列方向系数及波束指向的影响.仿真结果表明:该方法可靠有效,可为天线阵面和馈电网络设计以及安装精度提供依据.     

基于软件无线电的智能天线探讨

智能天线作为第三代（3G）移动通信的关键技术,而在实际工程中是建立在期望信号来波方向（DOA）基础上的预多波束切换的方案。分析了智能天线的设计准则、算法以及设计方案。     

宽带三波束双弯曲反射面天线

双弯曲反射面天线是一种经典的赋形反射面天线。本文对其偏焦和宽频带性能进行了研究。采用优化设计的方法,实现15％带宽、偏焦7.5°(6.25倍波束宽度)的偏焦波束.并在此基础上实现了天线的三波束工作。     

5G大规模波束赋形技术综述

大规模波束赋形技术是5G新空口(NR)满足增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延(URLLC)以及海量机器间通信(mMTC)三大场景性能指标的核心技术。从学术研究和产业发展两个角度回顾了大规模波束赋形技术的发展历史,探究了大规模波束赋形技术性能增益的理论源头,分析了验证和测试结果,进一步说明了理论的正确性和大规模波束赋形技术的可行性;针对大规模波束赋形的关键技术展开讨论,从信道建模、传输/接收方案、反馈方案、参考信号设计和天线阵列设计等角度分析大规模波束赋形的技术瓶颈和可能的解决方案;介绍了大规模波束赋形技术在5G NR中的标准化方案,包括传输方案、信道状态信息获取机制、参考信号设计、协作方案和波束管理等,剖析其设计机理并指出了设计上的一些缺陷。最后对大规模波束赋形技术的演进方向做了总结和展望,梳理了进一步增强的技术方向。从产学研用等多个角度解析大规模波束赋形技术的发展脉络,希望为相关研究提供有益的指导和借鉴。     

毫米波赋形偏馈双反射面天线技术

为了实现一种具有高口面辐射效率、斜波束出射能力的口径天线,采用几何光学方法设计了一种偏馈双反射面天线.天线主反射面采用赋形设计,副反射面的设计过程中采用Snell定理作为约束条件.通过理论公式、数值模拟仿真和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为110 cm、天线口面场分布为抛物形分布、波束出射方向与竖直方向成20°夹角的赋形偏馈双反射面天线.在中心频率95 GHz下,实测天线增益为59.7 dB,第一副瓣电平为-19dB,天线口径效率达到78%.     

5G广播波束权值优化浅析

5G采用大规模阵列天线设计,结合波束赋形技术,在不同的无线覆盖环境中,可以通过配置不同的广播波束权值,生成不同组合的赋型波束,具有不同的倾角、方位角、水平波宽、垂直波宽,能够满足不同无线环境的覆盖要求,为网络覆盖优化提供了新的思路和手段。文章基于现阶段5G网络技术水平,对广播波束权值方案制定进行了浅析,以MDT数据为核心,制定波束权值匹配方案,以此指导5G网络建设初期的覆盖优化和用户驻留优化工作。     

K波段圆波导天线及阵列设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域圆极化波导天线单元及天线阵列.采用阶梯型阻抗变换器进行了阻抗匹配,并通过矩形波导输出.在K频段内电压驻波比小于2.0:1,单元增益大于5 dBi,单元波束宽度大于95°.设计的天线阵列可实现±45°的波束扫描.采用介质加载的方式进行了小型化设计,满足阵列合成波束的扫描要求.对加工天线原理样机并进行了测试,测试结果与仿真结果吻合.