用于5G終端的毫米波多波束天線.pdf

1、4G LTE技術(shù)的不斷升級(jí)和部署應(yīng)用，標(biāo)志著移動(dòng)通信步入了4G無(wú)線寬帶時(shí)代。為滿足日益增長(zhǎng)的用戶需求，各國(guó)都在爭(zhēng)先展開(kāi)下一代移動(dòng)通信（5G）的研發(fā)。由于具有極寬的絕對(duì)帶寬，可在很大程度上提高信道容量和數(shù)據(jù)傳輸速率的毫米波技術(shù)成為了未來(lái)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)之一。雖然如此，但毫米波信號(hào)在電路和大氣中損耗大、衰減嚴(yán)重、傳輸效率低等問(wèn)題仍待研究。鑒于此，本文將主要圍繞用于5G終端毫米波饋電網(wǎng)絡(luò)和天線的研究，采用多波束方案以在保證增益的同時(shí)拓寬波

2、束的覆蓋范圍。
　　PCB電路如微帶電路有較為顯著的介質(zhì)和輻射損耗，而傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)雖然損耗低、信號(hào)干擾小，但其結(jié)構(gòu)很難做到小型化和集成。因此這兩種結(jié)構(gòu)不適用于要求低功耗且空間尺寸受限的移動(dòng)終端。采用基片集成波導(dǎo)（SIW）可同時(shí)降低損耗和增加可集成性，其兼?zhèn)淞私饘俨▽?dǎo)和平面電路的優(yōu)良屬性，是未來(lái)5G毫米波終端應(yīng)用場(chǎng)景最佳的選項(xiàng)之一。本文的主要內(nèi)容包括：
　　對(duì)SIW、波束掃描陣、縫隙天線陣和Butler矩陣多波束饋電網(wǎng)絡(luò)等基本

3、原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的回顧。此四方面的知識(shí)是本文所有設(shè)計(jì)的理論支撐。系統(tǒng)梳理了SIW、縫隙天線陣的設(shè)計(jì)步驟和Butler矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的分析方法。
　　提出了將4×4Butler矩陣多波束饋電網(wǎng)絡(luò)用于未來(lái)5G終端天線的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)多波束寬角度高增益信號(hào)覆蓋。本文選擇采用了多波束方案，并結(jié)合了5G移動(dòng)終端設(shè)計(jì)了適用于5G終端的4×4Butler矩陣多波束饋電網(wǎng)絡(luò)和縫隙天線陣。加工測(cè)試表明多波束方案基本可滿足未來(lái)5G終端天線的要求。
　　

4、在傳統(tǒng)4×4Butler的基礎(chǔ)上，提出和設(shè)計(jì)了一款改進(jìn)型的4×4SIW Butler矩陣。從理論上驗(yàn)證了方案的可行性且推導(dǎo)了各個(gè)器件須滿足的條件。新設(shè)計(jì)的Butler矩陣其核心是將移相器歸入到–3dB定向耦合器的設(shè)計(jì)中。仿真和測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)型的4×4SIW Butler矩陣不僅擁有更好的輸出幅相平坦度還具有比傳統(tǒng)4×4SIW Butler矩陣更高的設(shè)計(jì)靈活性。
　　設(shè)計(jì)了一款3×3SIW Butler矩陣。首先給出了該款矩陣的