【摘 要】
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第五代（5th-Generation,5G）和未来移动通信需要具有极高的速率（峰值速率达到10Gbps以上）、极大的容量、极低的时延、更高的效率。采用波束赋形预编码技术的有源一体化天线阵列结合了分布式射频技术和超大规模天线阵列技术（Massive MIMO）,能够降低发射功率、提高信噪比、获得更好的信号覆盖、提高频谱效率和传输速率,是学术界和工业界的研究热点。论文根据5G移动通信系统的特点与需求,
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第五代（5th-Generation,5G）和未来移动通信需要具有极高的速率（峰值速率达到10Gbps以上）、极大的容量、极低的时延、更高的效率。采用波束赋形预编码技术的有源一体化天线阵列结合了分布式射频技术和超大规模天线阵列技术（Massive MIMO）,能够降低发射功率、提高信噪比、获得更好的信号覆盖、提高频谱效率和传输速率,是学术界和工业界的研究热点。论文根据5G移动通信系统的特点与需求,研制了一款低成本、高性能的有源一体化天线阵列,能够支持高效率的波束赋形预编码技术。该阵列包含4个独立的子阵,每个子阵有8射频天线一体化单元,支持最多4个独立数据流。为了实现高精度的移相功能,论文设计了一款高精度、低成本、矢量合成式移相器作为射频移相单元,移相范围可覆盖360°,移相精度达到8bit,能够实现很宽的波束覆盖范围、精确的波束赋形,达到Massive MIMO的要求。论文设计的有源一体化天线阵列工作在3.5GHz频段,信道带宽200MHz。测试结果如下:单个射频接收通道的带内噪声系数小于2.4d B,增益波动小于1.3d B。采用码率为100Mbps,滚降因子0.25的16QAM、64QAM和256QAM的调制信号的测试得到的接收通道EVM分别为0.99%、0.84%和0.79%,使用64QAM信号测得的接收动态范围为-70d Bm～-20d Bm。发射通道的最大线性输出功率为20d Bm,ACPR小于-45d Bc,带内平坦度小于2d B,在最大线性输出功率下测得的16QAM、64QAM和256QAM信号的EVM分别为2.15%、1.85%和1.80%。系统的收发切换时间600ns。该有源一体化天线阵列最大发射EIRP为43d Bm（8单元子阵）,波束指向精度为0.45°,在-50°到+50°的扫描范围内增益波动小于1.2d B,波束指向误差小于0.5°。测试结果表明,该有源一体化天线阵列性能优异,符合设计要求。
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