文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200499
中文引用格式: 王正鵬,,喬兆龍,張雨生,,等. 5G平面波模擬器的研制與應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,,2020,46(7):1-6.
英文引用格式: Wang Zhengpeng,,Qiao Zhaolong,,Zhang Yusheng,,et al. The development and application of plane wave generator in 5G[J]. Application of Electronic Technique,,2020,46(7):1-6.
0 引言
移動通信技術(shù)在近40年的時間里取得了飛速的發(fā)展,如今進(jìn)入到了5G時代[1-5],。5G通信系統(tǒng)涵蓋了一系列新的關(guān)鍵技術(shù),,其中包括:大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng),、新型多址,、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等[6]?;臼菢?gòu)成移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成設(shè)備,,5G基站天線采用了大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO)天線陣列,,其天線單元數(shù)目相較4G基站有了明顯的提高[7-9],。與此同時,基站天線與后端射頻組件的集成度也已經(jīng)大大提高,,部分5G基站天線已經(jīng)不再提供測試端口,,這些新的特點都促進(jìn)了空口(Over the Air,OTA)測試技術(shù)的快速發(fā)展[10-12],。
OTA測試不需要在被測基站天線上連接復(fù)雜的測試線纜,,而只是以輻射的方式對基站天線整機(jī)進(jìn)行測試,。目前可用于5G基站天線OTA測試的傳統(tǒng)測試場包括:室內(nèi)遠(yuǎn)場、緊縮場(反射式)和多探頭球面近場[13]等,。然而室內(nèi)遠(yuǎn)場所需空間過大,,緊縮場造價較為昂貴,多探頭球面近場需要對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行近遠(yuǎn)場變換,,無法對基站部分射頻信號和業(yè)務(wù)信號進(jìn)行直接測量[10],。平面波模擬器是一種新型的可用于5G基站天線測量的OTA測試裝置,其通過天線陣列和幅相調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在近場距離生成天線測試所需的準(zhǔn)平面波環(huán)境,,從而滿足天線遠(yuǎn)場測試條件,。平面波模擬器具有尺寸緊湊、造價適宜和可以使用遠(yuǎn)場測試方式對5G基站天線射頻和業(yè)務(wù)信號進(jìn)行直接測量的能力[14-18],。
從1984年開始,,已有眾多研究人員對平面波模擬器進(jìn)行了廣泛的研究,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的HILL D A首先提出了在近場區(qū)域使用相控陣列合成平面波用于電磁敏感測試的理論[19-20],。2002年,,COURTNEY C C搭設(shè)了一個簡易的平面波模擬器系統(tǒng),測量過程采用了分時采樣的方法[21],。2003年,,猶他州州立大學(xué)的HAUPT R使用遺傳算法對一種均勻線陣平面波模擬器進(jìn)行了仿真,所設(shè)計的靜區(qū)平面波幅度波動小于2 dB,,相位波動能夠小于1°[22],。2009年,意大利學(xué)者D′URSO M為了節(jié)約仿真時間,,提出了平面波模擬器的稀疏布陣方法[23],。2012年,北京航空航天大學(xué)王輝采用喇叭陣列天線的架構(gòu)對平面波模擬器進(jìn)行了仿真設(shè)計[24-25],。2013年,,BUCCI O M結(jié)合前人的研究結(jié)果,給出了平面波模擬器的一系列設(shè)計指南[26],。而近年來,,為了解決5G基站OTA測試面臨的諸多挑戰(zhàn),一些研究人員開始將平面波模擬器作為一種5G OTA測試系統(tǒng)展開深入研究[14-18],。
本文主要針對北京航空航天大學(xué)在5G平面波模擬器的設(shè)計方法,、系統(tǒng)實現(xiàn)及典型應(yīng)用方面的工作進(jìn)行重點的介紹和論述。
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作者信息:
王正鵬,,喬兆龍,,張雨生,孫雪蕾,,朱詩瑤,,謝擁軍,,苗俊剛
(北京航空航天大學(xué) 微波感知與安防應(yīng)用北京市重點實驗室,北京100191)