【原】波束斌形与5G终端天线设计

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波束斌形由于阵列因素，波束斌形网络(BFN)用于将来自小型天线的信号组合成比单独使用每个天线更具方向性的模式。波束斌形器用于雷达和通信。雷达示例是汽车雷达的线性阵列，能够在方位角上发射四个波束；一个通信示例是卫星中使用的二维波束形成器，用于在多个点覆盖广阔的地面区域。

波束斌形网络(BFN-Beamforming networks)可以提供同步波束覆盖，例如在卫星中或单点覆盖，例如经典的相控阵雷达系统。光束可以固定在设计中或使用光束控制计算机控制进行自适应。

相控阵波束形成网络主要有两种:无源电子可控天线(PESA)和有源电子可控天线(AESA)。

5G用户设备(UE)在5G网络中最终要实现用户在与网络通信时使用的任何设备，其中两个主题是英特尔的5G毫米波相控阵和高通5G UE相控阵设计。其中5G UE相控阵设计工作面临的挑战，包括：

• 快速切换和稳定时间

• 在效率和热性能方面最大限度地减少后 PA 损失

• 最小化LNA前损耗以改善链路预算

• UE中的空间限制

• 最小化成本

• 两种偏振的球面覆盖

在有关处理两种偏振球面覆盖的UE设备面或边缘设计选项中Qualcomm提出了用于手持设备的前后天线模块(图1)。                                           图1. 前后天线模块(图片由高通提供）

目前建议使用多个模块以助于减少手部阻挡并降低方向的影响(如图2所示）。

图2.UE中的手阻挡(图片由Qualcomm提供）

手持式终端(UE)设备中有两种流行配置，面设计或边缘设计(如图3所示）。

图3.手持UE设备两种流行配置(图片由高通公司提供）

讨论建议的面设计中使用两个模块，这些模块具有2×2 x-pol(交叉极化7)平面阵列、1×2 和 2×1偶极阵列以及使用三个模块的边缘设计，这些模块具有单个 4×1 x -pol平面阵列。

在查看多种类型的波束形成架构后，建议采用了沿设备所有方向的最大比率组合(MRC)设计。这种乐观设计，上限方案；所有模块的基于 RF/模拟波束码本的24波束/对应于P-1/2/3初始扫描和波束细化——这是建议的实用方案；最佳天线选择(传统/LTE 设计)——悲观的下限方案。

Qualcomm 开发了一种 RFIC，支持多种可能的天线设计，并将其用于展示自适应波束成形和波束跟踪的演示智能手机外形尺寸。他们的8个射频前端 (RFFE)模块中的每一个都支持X、Y和Z方向的多个可选天线阵列。移动原始设备制造商现在有机会尽早开始优化他们的特定设备。