Page 19 - 网络电信2018年11月刊下

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的幅相权值决定了单元模块的预制倾角，单元模块预制倾角决
定了5G大规模天线在方向图垂直扫描时在不同倾角时的增益表
现，下表1分析了在单元模块预制为0/3/6等三种倾角时，以96
单元阵列为例，整机天线在不同垂直倾角时的增益表现。从表
格里面可以看出，在大下倾扫描时，单元模块预制6度下倾的
增益优势非常明显。考虑5G基站密度增加，单个基站覆盖范围
减少，天线挂高等因素，其工作状态更多处于下倾角较大的情
况，因此对5G大规模天线的单元模块设置一定的预制倾角有利
于其实际应用。
表1 单元模块预制不同倾角时整机垂直扫描不同倾角时的增益表现
5G大规模天线的辐射单元，需电连接在功分网络电路上，
一般将功分网络设计为双面微带PCB结构或四层板带状线结构，
图5展示了单元模块固定在双面微带功分板PCB上的情况。
图5 功分网络示意图
四、耦合校准网络
耦合校准网络的作用在于实现对每个射频通道的输入信号
进行检测和校准，如图（6）所示的耦合校准网络校准原理图，
一组1分2耦合校准模块，能够实现对2个射频通道的信号校准。
这样，多个1分2耦合校准模块级联成一个1分N的耦合校准网
络，实现对N个射频通道的校准。
耦合校准网络要实现对收发组件输入到射频通道的信号检
测和校准，首先其自身的幅相一致性要平稳，这对耦合校准网
络的设计和加工提出了非常高的要求，耦合校准网络幅相一致
性问题也是5G大规模天线要解决的核心技术难题。首先，其校
准电路要求设计为多层板结构的带状线传输线结构，避免外来
信号对校准电路自身信号的干扰；其次，校准电路本身同级电
路和上下级电路之间也要做好信号屏蔽；最后，耦合校准网络
的PCB加工质量，包括压板精度，线宽线隙，蚀刻因子等做好
控制；只有做到以上几点，才能保证校准网络自身幅相的一致
性，才能有效检测收发组件的输入信号信息。
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图6 耦合校准网络校准原理图
五、盲插型连接器
盲插型连接器分别电连接在天线射频通道的输入端和收发
组件的输出端口，结构上要做精确的设计定位，实现天线输入
端和收发组件信号输出端口的盲插连接。盲插型连接器的种类
和形式较多，可以自由选型，目的都在于实现天线射频通道和
收发组件的便捷连接。
六、收发组件
不同于4G时代，天线+RRU（Base Band Unit）+BBU(Remote
Radio Unit)构成分布式基站，5G大规模天线将天线变成了一体
化有源天线AAU（Active Antenna Unit），AAU集成了天线与
RRU的功能，每个数字接口通过收发组件独立控制每个射频通道
的信号输入，通过耦合校准网络的对每个射频通道的信号检测
和校准来判断信号强度和相位信息，最后通过系统数字赋型算
法调节收发单元激励到每个射频通道的幅相权值配置实现大规
模天线的精准3维波束方向图和3维扫描。
七、5G大规模天线的发展趋势
本文以上章节介绍了一种5G大规模天线的系统组成，并对
天线的关键组成部分的设计提出解决思路。设备的小型化，集
成化，高效性是永恒的主体，第五代移动通信系统将在2020年
迎来大规模应用，5G大规模天线如何更好的服务系统需求，个
人认为还需在以下方面做进一步的努力和提升：（1）更小的体
积更轻的质量，降低天线AAU整机的部署难度和费用；（2）天
线模块化和集成化，提高可生产性，未来的天线模块应该是多
层板PCB表贴单元模块和连接器模块的高度集成化产品；（3）
高效的自动化测试系统，提升多端口大规模天线的测试效率，
解决产业化产能瓶颈。
参考文献
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网络电信 二零一八年十一月