本文針對(duì)第5代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之 一——大規(guī)模陣列天線，提出一種天線系統(tǒng)架構(gòu)，包括密集輻射陣、功分網(wǎng)絡(luò)、耦合校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、盲插型連接器和收發(fā)單元。并對(duì)5G大規(guī)模天線系統(tǒng)的每個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)遇到的技術(shù)難題提出解決措施建議，在此基礎(chǔ)上，探討后續(xù)5G大規(guī)模天線的發(fā)展趨勢(shì)和優(yōu)化方向。人類社會(huì)對(duì)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)木薮笮枨笸苿?dòng)著通信技術(shù)的不斷向前發(fā)展，每一次移動(dòng)通信的升級(jí)，對(duì)應(yīng)了下行速率約10倍的提升。作為5G關(guān)鍵技術(shù)之一的大規(guī)模天線技術(shù)，在基站端布置幾十甚至上百個(gè)天線規(guī)模的天線陣，通過(guò)波束成形（beam forming）技術(shù)，構(gòu)造朝向多個(gè)目標(biāo)客戶的不同波束，并有效減少各個(gè)波束之間的干擾，這種對(duì)空間資源的充分挖掘，可以有效利用寶貴而稀缺的頻帶資源并且?guī)资兜靥嵘W(wǎng)絡(luò)容量［1-3］。目前，針對(duì)5G大規(guī)模天線的研究還未形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，處于定制化開(kāi)發(fā)滿足5G系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)期，產(chǎn)品形態(tài)和方案等各有不同。本文作者根據(jù)多年的研究成果，提出一種工作于Sub-6G的5G大規(guī)模天線的系統(tǒng)架構(gòu)，并對(duì)其各系統(tǒng)組成部分進(jìn)行介紹。

　　1、5G大規(guī)模天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，展示一種5G大規(guī)模天線系統(tǒng)架構(gòu)，包括密集輻射陣、功分網(wǎng)絡(luò)、耦合校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、盲插型連接器和收發(fā)單元。密集輻射陣由若干雙極化輻射單元按照一定的橫向間距和縱向間距組陣。為減低密集組陣的互藕影響，提升各射頻通道的方向圖一致性和端口隔離度，密集輻射陣中設(shè)計(jì)有去耦裝置。功分網(wǎng)絡(luò)將每個(gè)單元模塊包含的一組若干輻射單元進(jìn)行激勵(lì)和幅相配置，每組功分網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)的輻射單元個(gè)數(shù)、輻射單元間距決定了單元模塊增益。射頻通道包括單元模塊、功分網(wǎng)絡(luò)和盲插型連接器。在射頻通道數(shù)確定的情況下，單元模塊的增益，單元模塊之間的橫、縱向間距決定了大規(guī)模天線整機(jī)的增益。耦合校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)由多路耦合度一致的定向耦合器多級(jí)功分合路構(gòu)成，每一組定向耦合器對(duì)應(yīng)一組射頻通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)該射頻通道的幅相信息進(jìn)行精確檢測(cè)。耦合校準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)的作用就是對(duì)收發(fā)單元發(fā)送到每個(gè)射頻通道的信號(hào)源幅相信息進(jìn)行監(jiān)控，如某個(gè)通道的幅相檢測(cè)值偏離了預(yù)設(shè)值，則通過(guò)系統(tǒng)算法重新調(diào)整收發(fā)單元的發(fā)射功率和相位。這樣，整個(gè)5G天線系統(tǒng)的工作原理就是，天線射頻通道（包括多個(gè)輻射單元組成的單元模塊）實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸信號(hào)的收發(fā)；收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻通道RF信號(hào)發(fā)射和接受；耦合校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)收發(fā)單元發(fā)射到每個(gè)射頻通道的發(fā)射功率和相位的監(jiān)測(cè)；這樣，系統(tǒng)賦型算法通過(guò)調(diào)節(jié)收發(fā)單元激勵(lì)到每個(gè)單元模塊（射頻通道）的幅相權(quán)值配置實(shí)現(xiàn)大規(guī)模天線的精準(zhǔn)3維波束方向圖和3維掃描。要實(shí)現(xiàn)上述5G大規(guī)模天線功能，需對(duì)其各結(jié)構(gòu)組成部分的性能指標(biāo)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。