Page 18 - 网络电信2018年11月刊下

模天线的精准3维波束方向图和3维扫描。要实现上述5G大规模 图3 96单元密集阵列
天线功能，需对其各结构组成部分的性能指标进行精确设计。

二、密集辐射阵及其去耦装置
密集辐射阵由N×M个辐射单元按照一定的横向间距dX和纵
向间距dy组阵，中间辅以去耦装置，其设计需要考虑下面几个
因素：
（1）辐射单元的结构形式；辐射单元的需要小型化设
计，适合密集组阵列；辐射单元的馈电和安装结构需要与功
分网络充分匹配，利用安装；从减低天线整机重量的目的出
发，辐射单元需要进行轻量化设计；从提高天线生产效率考
虑，辐射单元最好能实现辐射体和馈电片的一体化设计。如图
2（a）所示为普通设计的铝合金半波振子，振子基材为铝合金
压铸，辐射体和馈电片分离，辐射体和馈电片分别通过焊接固
定在功分网络上。如图2（b）所示为改良设计的基于LCP(全称
LIQUID CRYSTAL POLYMER，中文名称液晶聚合物）基材，采用
3D-MID技术（全称Three –dimensional Molded Interconnect
Device，中文名称三维模塑互连器件，简称共形电路），通过 通道的方向图畸变，一致性差，隔离度恶化。因此，要对密集
LDS（全称Laser Direct Structuring，中文名激光直接成型） 阵列进行去耦设计，如图（3）所示的96单元密集阵列中各列辐
工艺加工成型的微带辐射单元，他具有轻量化（重量只有铝合 射单元之间就有设置去耦装置。图（4）展示了去耦设计前后通
金振子的30%），辐射馈电一体化，全对称天然防呆、装配效率 道方向图的前后变化。改进前阵元的水平半功率波束宽度跨度
高等特点，非常适合大规模天线应用。 33.8-75°,且方向图曲线变形严重，改进后的阵元水平半功率
图2（a）铝合金半波振子 波束宽度跨度85-96°，收敛性较好，方向图曲线变得平滑。
图4（a）去耦前方向图

图2（b）LCP微带振子

图4（b）去耦后方向图

（2）辐射单元组阵方式；5G大规模天线要实现-60°到
+60°的业务波束扫描，其横向单元间距要＜0.55λ，否则会
出现扫描角度不够以及在±60度及附近大角度扫描时，副瓣电
平过高，甚至高于主瓣电平的情况。密集阵列的单元个数和纵
向间距大规模天线系统要求的增益决定。考虑到垂直赋型和单
元模块的辐射单元个数组成，一般5G大规模天线的纵向间距
＜0.8λ。图3展示了由96个LCP双极化微带辐射振子组成的密集
三、功分网络及其射频通道
阵列。 5G天线系统整机增益的要求决定了整个密集阵列的的单
（3）去耦设计；密集辐射阵由于单元数多，横向单元间距 元个数，而射频通道数量决定了单元模块的辐射单元个数，功
近（＜0.55λ），各单元模块之间的互耦非常大，造成各射频 分网络则将单元模块的多个辐射单元进行馈电激励。功分网络

网络电信 二零一八年十一月 17