通過精確控制5G系統(tǒng)中的大規(guī)模MIMO天線各單元的幅度和相位,實現(xiàn)的波束賦形技術可以提高天線增益和空間復用能力,因此該種天線需要相對應的校準網絡對天線陣列進行定期校準。提出了一種一體化設計的1分32路校準網絡,該校準網絡采用帶狀線結構的印制板,在同一電路層上結合Wilkinson功分網絡和平行線定向耦合器,工作頻段為4.4～5.0 GHz。在工作頻帶內,所有端口駐波小于1.4,校準端口至32路射頻端口的幅度一致性小于0.6 dB,相位一致性小于6.5°。測試結果表明該設計擁有良好的耦合度、幅相一致性及駐波特性,同時一體化設計降低了剖面高度并且使結構緊湊易于天線陣面集成。 

【文章來源】：固體電子學研究與進展. 2020,40(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

耦合器仿真模型

對于圖2中所示平行線定向耦合器，端口1為輸入端口，也是校準端口，用于發(fā)射或接收校準信號；端口2為直通端口，作為匹配端口，接50Ω負載；端口3為耦合端口，該端口與TR組件的射頻端口相連；端口4為隔離端口，該端口與天線的饋電端口相連。以接收通道校準為例，校準信號從輸入端1進入，通過耦合器與天線端口4形成弱耦合，而天線耦合得到的能量直通傳輸?shù)絋R組件的端口3內，進而由信號處理模塊分析接收到能量的幅度和相位，使系統(tǒng)完成校準功能。圖2中的耦合器奇偶模阻抗Z0o和Z0e與耦合線間距S、耦合線的線寬W和整個帶狀線的上下距離b由耦合線公式[8]確定。在奇偶模的特性阻抗及介質厚度固定的情況下，W和S成反比。當平行耦合線間距過小時，對加工精度要求大大提高，會導致成本上升成品率下降，為了降低對于加工精度的要求，在耦合段處減小耦合線寬W，從而實現(xiàn)增大耦合線間距的目的；另外，為了保證整個耦合線在改變了線寬后仍處于匹配狀況，改變線寬的耦合段線長為四分之一等效介質波長。最后，經過多次優(yōu)化，耦合段的線寬W=0.4 mm，耦合線間距S=0.26 mm，仿真結果如圖3所示。圖3中的S21(S43）代表直通段的損耗，為0.3 dB左右，S31代表耦合度，達到預計的13 dB，但是該耦合度僅僅為單個耦合器的耦合度，隨著校準輸入端口1的走線增長，端口數(shù)變多，功率分配比及線損將會進一步增加，最終導致整個校準網絡的耦合度變大。因此在和功分網絡的一體化設計中，耦合線的間距S還需進一步縮小調整以滿足耦合度要求。

每一級功分器的隔離電阻及網絡末級的吸收負載對整個校準網絡必不可少，但帶狀線的多層封閉結構增加了金屬線上焊接電阻的難度，加工工藝復雜，成本較高，因此在大型陣列設計中的應用中受到限制。為此，需要將電阻的焊盤從夾層中的金屬走線投影到表層的地面，通過金屬化通孔與金屬走線相連接，并在另一側的金屬地上開孔做絕緣處理，如圖4所示，這樣的設計能夠在保證良好性能的同時有效降低生產難度。1.3 帶狀線校準網絡一體化設計

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3302565