一种针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统技术方案

本发明专利技术公开了一种针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，由位于天线平面的双极化反馈架构和双极化辐射天线组成，反馈架构能实现与辐射天线稳定的宽带耦合，且不会影响其正常工作。本发明专利技术公开双极化毫米波相控阵的自校准系统即通过电磁仿真计算近场耦合系数，根据近场反馈信号、近场耦合系数和参考信号计算校准系数，通过数字控制幅相实现自校准。本发明专利技术还公开双极化毫米波相控阵的数字预失真系统即先在远场主瓣方向采集反馈信号进行数字预失真训练，再在近场采集对应极化和扫描角度的理想预失真信号，建立对应的查找表，最后使用迭代学习训练数字预失真函数从而最小化实际近场信号和近场理想预失真信号的差，从而实现远场波束的线性化。场波束的线性化。场波束的线性化。

【技术实现步骤摘要】
一种针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统


[0001]本专利技术涉及双极化相控阵、自校准和数字预失真
，特别是涉及一种针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统。

技术介绍

[0002]与sub
‑
6GHz相比，毫米波因为其大带宽可以支持更高的数据传输速率和更低的数据传输延迟，为了补偿毫米波的高路径损耗并实现灵活的波束成形，第五代(5G)标准提出了相应的相控阵系统。许多国家/地区已为5G频率范围(FR2)分配了商用通信频段。极化分集可以在不增加系统复杂性的情况下通过两束波束来轻松提高传输数据速率，比如发送水平(H)和垂直(V)极化两个波束。双极化毫米波相控阵发射机结合了两种技术的优点。为了提高双极化相控阵发射机的性能，需要应用阵列自校准和数字预失真(DPD)技术来提高发射机的整体性能。校准需要反馈信号来计算校准系数，类似的，数字预失真需要反馈信号来训练数字预失真系数。传统的相控阵校准方法，需要在暗室天线远场放置参考天线获取反馈信号，这种方法不仅无法实现现场校准还增加相控阵生产配套成本。同样的，传统的相控阵发射机数字预失真技术反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，由多层印制电路板组成，其特征在于，包括集成双极化辐射天线和双极化反馈架构，基于双极化反馈架构实现双极化毫米波相控阵近场校准和近场数字预失真系统；所述的集成双极化反馈架构和双极化辐射天线的近场反馈系统从上往下依次通过第一层基板(6)、第一层粘贴片(7)、中间第一金属层(8)、第二层基板(11)、第二层粘贴片(12)、中间第二金属层(15)、底部基板(16)、底部金属层(25)顺序设置；在第一层基板(6)上设有顶部金属层包括顶层十字金属贴片(1)、顶层圆形金属层贴片(2)、顶层方形金属层贴片(3)、H极化圆形贴片(4)、V极化圆形贴片(5)；所述中间第一金属层(8)为方形贴片；所述双极化辐射天线从上往下依次通过第一层基板(6)、第一层粘贴片(7)、第二层基板(11)、第二层粘贴片(12)、底部基板(16)、H极化接地共面波导(23)、V极化接地共面波导(24)；在第一层基板(6)上设有顶部金属层包括顶层十字金属贴片(1)、顶层圆形金属层贴片(2)、顶层方形金属层贴片(3)、H极化圆形贴片(4)、V极化圆形贴片(5)。2.根据权利要求1所述的针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，其特征在于，双极化辐射天线中，所述顶层方形金属层贴片(3)共有四片，每个顶层方形金属层贴片(3)蚀刻出两个圆形禁止敷铜区，分别是沿y方向的H极化圆形禁止敷铜区和沿x方向的V极化圆形禁止敷铜区；在每个圆形禁止敷铜区的正中央放置x方向的沿y方向的H极化圆形贴片(4)、V极化圆形贴片(5)；每个顶层方形金属层贴片(3)和H极化圆形贴片(4)、V极化圆形贴片(5)的排布关于顶层十字金属贴片(1)中心完全中心对称，所述的中间第一金属层(8)共有四片方形金属片，通过H极化过孔(9)、V极化过孔(10)与顶层方形金属层贴片(3)相连接。3.根据权利要求2所述的针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，其特征在于，所述双极化辐射天线中，所述H极化接地共面波导(23)、V极化接地共面波导(24)分别通过H极化过孔(9)和V极化过孔(10)连接到中间第一金属层(8)、H极化圆形贴片(4)、V极化圆形贴片(5)，第三金属化过孔(19)呈圆形形状均匀分布在H极化过孔(9)和V极化过孔(10)的周围。4.根据权利要求1所述的针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，其特征在于，所述的双极化反馈架构中，所述顶层十字金属贴片(1)、顶层圆形金属层贴片(2)均按照顶层十字金属贴片(1)的中心完全中心对称，同时第二金属过孔(14)相应也有四个，围绕双极化反馈架构的中心完全对称放置，且每一个顶层圆形金属层贴片(2)都与中间第二金属层(15)、底部金属层(25)通过第二金属过孔(14)相连接。5.根据权利要求1所述的针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，其特征在于，所述双极化毫米波相控阵近场自校准系统，通过电磁仿真计算近场耦合系数，选择只开一个射频通道的近场输出信号作为参考信号，根据每次只开一个射频通道对应的近场反馈信号、近场耦合系数和参考信号得出校准系数，通过数字控制各个射频通道的幅度和相位实现毫米波相控阵的校准；所述双极化毫米波相控阵近场自校准系统，所求的校准系数公式由下得到，
式(1)中，β
i
是第i个双极化辐射天线和双极化近场反馈结构的耦合系数，β
ref
参考射频通道对应的辐射天线和近场反馈结构的耦合系数，分别表示参考射频通道对应的辐射天线和第i个辐射天线的近场输出信号，就是第i个射频通道的幅度相位校准系数。6.根据权利要求5所述的针对双极化毫米波相控阵的近场反馈系统，其特征在于，所述双极化毫米波相控阵近场自校准系统包括：S1：通过对集成双极化反馈结构的双极化天线阵列进行电磁仿真获得第i个H极化或V极化辐射天线和反馈结构的近场信道系数；S2：通过矢量网络分析仪在阵列的H极化或V极化输入端口注入单音信号，选取一个合...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，邵黄平，郁煜铖，赵仁荣，陈鹏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：