【導讀】基于多輸入多輸出（MIMO）相控陣天線(xiàn)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)相控陣一直是雷達的基礎部件，但它們正在無(wú)線(xiàn)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，雖然規模比較小。
ADI公司展示的是模擬波束成形IC。演示系統由12根接收天線(xiàn)組成，每根天線(xiàn)連接著(zhù)由8個(gè)LED組成的燈條，用于指示信號的強度（圖1）。
圖1：使用12根接收天線(xiàn)、每根天線(xiàn)帶一個(gè)LED燈條的波束成形演示系統。
這套演示系統是ADI公司雷達與相控陣應用經(jīng)理Peter Delos搭建的。系統還使用一對射頻收發(fā)器產(chǎn)生信號。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驅動(dòng)的發(fā)射單元實(shí)現。作為單個(gè)波束，由于工作在X波段（8GHz-12GHz），能在發(fā)射天線(xiàn)間操控，因此你可以看到反映信號強度的燈條發(fā)光變化。X波段信號一般用于軍事和衛星通信，不能用于無(wú)線(xiàn)通信。今天，無(wú)線(xiàn)信號使用的頻率通常在6GHz以下。未來(lái)的5G無(wú)線(xiàn)電設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的系統來(lái)為相控陣天線(xiàn)產(chǎn)生信號。在這套演示系統中，不僅發(fā)射的波束可以電氣操控，而且發(fā)射天線(xiàn)也用了一個(gè)步進(jìn)電機實(shí)現±45°的機械旋轉。PXI信號發(fā)生器、調制器、頻率基準和上變頻器（圖2）用于創(chuàng )建28GHz的發(fā)射信號——作為5G一部分的毫米波頻率還在籌劃階段。機箱內還有一個(gè)信號分析儀，用于從固定的喇叭天線(xiàn)那里接收信號。
圖2：IMS 2017大會(huì )上，基于PXI的系統生成一個(gè)64QAM信號用于波束成形演示。
發(fā)射天線(xiàn)（圖3）包含一個(gè)用于發(fā)射64QAM信號的8×8相控陣。
圖3：Keysight演示裝置中的發(fā)射天線(xiàn)包含一個(gè)電動(dòng)8×8陣列。該陣列可以在機械上改變角度或方位，并通過(guò)波束成形實(shí)現電氣上的改變。
Keysight公司的Signal Studio軟件可以顯示星座圖、接收信號功率和其他數據。
雖然與今后蜂窩鐵塔中的需求相比這些演示規模都很小，但它們確實(shí)展示了使用相控陣天線(xiàn)的波束成形技術(shù)如何能將信號功率導向接收器。
本文轉載自電子技術(shù)設計。
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