【導讀】基于多輸入多輸出（MIMO）相控陣天線的波束成形技術似乎形成了整個5G蜂窩技術的一個組件。雖然多年來相控陣一直是雷達的基礎部件，但它們正在無線通信中找到新的用武之地。在2017年6月檀香山舉行的2017年國際微波研討會上，ADI和Keysight兩家公司進行了技術展示，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、每根天線帶一個LED燈條的波束成形演示系統(tǒng)。
這套演示系統(tǒng)是ADI公司雷達與相控陣應用經(jīng)理Peter Delos搭建的。系統(tǒng)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個由兩個4通道模擬波束成形IC驅動的發(fā)射單元實現(xiàn)。作為單個波束，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強度的燈條發(fā)光變化。X波段信號一般用于軍事和衛(wèi)星通信，不能用于無線通信。今天，無線信號使用的頻率通常在6GHz以下。未來的5G無線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(tǒng)來為相控陣天線產(chǎn)生信號。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)射天線也用了一個步進電機實現(xiàn)±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。機箱內還有一個信號分析儀，用于從固定的喇叭天線那里接收信號。
圖2：IMS 2017大會上，基于PXI的系統(tǒng)生成一個64QAM信號用于波束成形演示。
發(fā)射天線（圖3）包含一個用于發(fā)射64QAM信號的8×8相控陣。
圖3：Keysight演示裝置中的發(fā)射天線包含一個電動8×8陣列。該陣列可以在機械上改變角度或方位，并通過波束成形實現(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，但它們確實展示了使用相控陣天線的波束成形技術如何能將信號功率導向接收器。
本文轉載自電子技術設計。
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