5G天线电路方案中的密集辐射阵及其去耦装置设计-EDA365

模拟电子 > 模拟电路设计 > 详情

5G天线电路方案中的密集辐射阵及其去耦装置设计

发布时间：

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LDS（全称Laser Direct Structuring，中文名激光直接成型）工艺加工成型的微带辐射单元，他具有轻量化（重量只有铝合金振子的30%），辐射馈电一体化，全对称天然防呆、装配效率高等特点，非常适合大规模天线应用。

图2（a）铝合金半波振子

图2（b）LCP微带振子

（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阵列。

图（3） 96单元密集阵列

（3）去耦设计；密集辐射阵由于单元数多，横向单元间距近（＜0.55λ），各单元模块之间的互耦非常大，造成各射频通道的方向图畸变，一致性差，隔离度恶化。因此，要对密集阵列进行去耦设计，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33.8-75°,且方向图曲线变形严重，改进后的阵元水平半功率波束宽度跨度85-96°，收敛性较好，方向图曲线变得平滑。