【摘 要】
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20世纪80年代以来,随着人们对通信的需求不断增长,移动通信系统也不断推陈出新。目前,5G移动通信系统已经在我国实现了商用和普及。移动通信标准化组织3GPP定义了5G的两个频率范围:Sub-6G频段（FR1）和毫米波频段（FR2）。对于Sub-6G频段的测试,基本沿用了4G时代的传导测试方法;而在毫米波频段,5G有源天线将射频电路和毫米波天线集成到一起,这种一体化设计给天线测试和射频测试带来了极大
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2018YFB1802100）
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20世纪80年代以来,随着人们对通信的需求不断增长,移动通信系统也不断推陈出新。目前,5G移动通信系统已经在我国实现了商用和普及。移动通信标准化组织3GPP定义了5G的两个频率范围:Sub-6G频段（FR1）和毫米波频段（FR2）。对于Sub-6G频段的测试,基本沿用了4G时代的传导测试方法;而在毫米波频段,5G有源天线将射频电路和毫米波天线集成到一起,这种一体化设计给天线测试和射频测试带来了极大的挑战,使得传统的传导测试方法不再适用,因此需要采用采用空口测试（Over the Air,OTA）的方法。本文基于天线测量和5G射频测试理论,围绕5G毫米波OTA测试这一问题展开研究和设计,主要工作内容如下:1、关于反射面紧缩场测试系统的研究。毫米波OTA测试通常需要提供一个近似平面波的远场测试环境,而紧缩场系统具有占地面积小、成本相对较低等优势,本文通过四脊喇叭天线和单偏置抛物面天线的理论公式计算出天线的结构参数,设计了一个毫米波紧缩场系统,并对天线结构进行了仿真和参数优化。文中首先对四脊喇叭天线的设计原理进行研究分析,设计了一个符合双极化、宽频带需求的馈源天线。然后进一步设计了一个卷边型反射面天线,并使用了偏馈的紧缩场系统布局方式。最后仿真结果表明,馈源天线的-10 d B阻抗带宽覆盖23.5 GHz至39.8 GHz频段,在工作频段内增益都保持在9 d Bi以上。反射面紧缩场系统形成了一个140 mm*140 mm的测试静区,其静区幅度抖动小于1 d B,相位抖动小于10°。2、关于5G毫米波有源天线OTA测试系统的研究。该系统基于支持5G Sub-6G射频测试的综合测试仪和毫米波收发信机,通过简单的链路升级,可以低成本地实现5G毫米波有源天线的发射机射频测试。根据OTA系统设计方案,在射频系统架构仿真软件中搭建了OTA测试仿真链路,以及在实验室搭建了Sub-6G有源天线实测平台。仿真和测试结果表明,对于所搭建的OTA测试系统,仿真和实测基本一致,传导测试和OTA测试结果基本吻合,功率指标误差在1 d B以内,非线性指标误差保持在2～3d B的可接受范围内,适用于5G有源天线的OTA测试。
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