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TechnicalFeature 技术特写

T型阵列 R型阵列 T/R型阵列 双极化T/R型阵列

隔离度
10cm>40dB

1:N 分频器 1:N组合器
1:N组合器/分频器
2倍的电路密度 1:N组合器/分频器

4倍的电路密度

从单独阵列过渡 集成式T/R 集成式T/R和双极化

图10：FWA天线阵列由单独的T和R型阵列发展至集成式双极化T/R型阵列。

RF-DAC IQ混频器
14位4.5Gbps DVG A 混合型 9 W GaN PA 循环器
IRF BPF VGA 驱动器

RF-DAC IQ Mixer 共同馈电 列阵天线
14位4.5Gbps DVG A Hybrid VGA Driver 9W GaN PA Circulator
IRF BPF
DUC DAC 90° 列阵天线 0°
JES D204B 14位3Gbps AAF 增益模块 DVG A BPF LNA+IQ混频器 共同馈电 列阵天线 列阵天线
RF-DAC

DDC ADC 90°

图11：采用数字波束成型和现成商用组件的阵列设计。
很大的影响，尤其是针对室外被动冷却 扫描，且设计优良的列阵天线可提供高 发射占空比为80%时，16个翼的总功耗
式相控阵。 达14dBi的增益，首先我们采用一个以 （P DISS ）为每极化220W，而双极化系统
65dBm EIRP为目标的毫米波BTS收发器 则为440W。对于需要采用无源冷却的全
全数字与混合阵列 设计，然后使用已问世多年的现成点对 室外塔顶电子设备，当RF子系统的功耗
对于BTS供应商来说，自然是要先 点微波无线电组件（包括高功率28GHz 超过300W时，热管理就相当具有挑战性
探索将当前6GHz以下的全数字波束成 GaN平衡放大器）来计算功耗。多翼阵 了。这表明，采用当今现成组件的全数
型、大规模MIMO平台扩展至毫米波。 列和收发器如图11所示。假设使用循环 字波束成型架构是不切实际的。
这样便可以保留针对波束成型空间复用 器且馈电损耗为1.5dB，那么天线端口的 不过，即将问世的新型GaN FEM可
的基础架构和高级信号处理算法。然 功率为27dBm。从下述方程可以看出， 帮助解决这个问题。如图13所示，集成
而，由于毫米波提供的信道带宽大幅提 要实现65dBm EIRP，需要使用16个收发 在FEM中的GaN PA将经过验证的可靠
高，以及需要许多有源信道，人们担心 器，这些收发器组合在一起可提供12dB Doherty高效提升技术应用于毫米波。使
此类系统的功耗和成本过高也是有根据 的数字波束成型增益： 用Doherty PA时，需要采用数字预调失
的。因此，供应商开始探索混合波束成 真（DPD）技术；然而，毫米波频段的
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型架构， 以实现基带信道数量与有源 邻道功率比（ACPR）要求明显更松，
RF信道数量之间的灵活性。这种方法可 从而可实现“更轻巧”的DPD解决方
更好地平衡模拟波束成型增益与基带处 案。P SAT 为40dBm的对称型多级Doherty
理。下面将分析这两种架构，并讨论每 PA的估算功耗可降低50%以上。在上述
种架构所需的RFFE方法。 系统中，单单这一项改进就可将总P DISS
数字波束成型 降至300W以下。加上新一代RF采样数
假设郊区FWA不需要使用大仰角 每个收发器的功耗如图12所示。 模和模数转换器实现的功耗节省、毫米

50 Microwave Journal China 微波杂志 Mar/Apr 2018